這些小魚“解鎖”了古老的基因，在長達數(shù)月的干旱中幸存下來

生活在半干旱地區(qū)，非洲綠松石鳉魚已經開發(fā)出一種方便的生物黑客，可以在長達數(shù)月的干旱中幸存下來，這些干旱每年都會使泥濘的池塘干涸。

這發(fā)育中的胚胎這些拇指長的魚在大腦和心臟開始形成后不久就停止了生長。幾個月來，它們一直處于一種稱為“滯育”的暫停狀態(tài)，以等待漫長的干旱期。

現(xiàn)在科學家們已經弄清楚了非洲綠松石鳉魚（Nothobranchius furzeri）管理了這種抗旱技巧：通過選擇埋藏在其基因組中的古老基因，這些基因起源于4.73億年前。

來自美國和德國的一組研究人員的這一發(fā)現(xiàn)令人驚訝，因為N. furzeri 富爾澤里直到大約1800萬年前，當它進入短暫的池塘時，它才進化出進入滯育的能力。

從研究小組對滯育基因的分析來看，獲得這種相對較新的技能似乎涉及鳉魚利用一些非常古老的硬件。

“盡管滯育進化得相對較晚，但專門研究滯育的基因確實很古老，”解釋斯坦福大學的分子生物學家安妮·布魯內特（Anne Brunet）。

“我們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)專門用于鳉魚滯育的基因都是非常古老的旁系同源物，這意味著它們在所有脊椎動物的共同祖先中都是重復的。

旁系同源物是當一個基因被復制粘貼到基因組中時產生的一對基因，可以在同一條染色體上，也可以是一條單獨的染色體上。除了隨機突變之外，這基因復制是產生新基因或獲得新功能的主要方式之一。

布魯內特的研究小組發(fā)現(xiàn)，在綠松石鳉魚中，每對副同源物中的一個基因在滯育中高度表達，而其伴侶在活躍發(fā)育過程中被打開。

“整個節(jié)目就像白天和黑夜一樣，”布魯內特說.

將非洲綠松石鳉魚與其他鳉魚物種進行比較，無論是否滯育，研究人員還發(fā)現(xiàn)N. furzeri 富爾澤里已經“解鎖”了其基因組的一部分，以利用數(shù)千個古老的旁系同源物進行滯育。

可能正在尋找適應惡劣環(huán)境條件的方法，專門的旁系同源基因N. furzeri 富爾澤里基因組更容易被將這些基因翻譯成工作蛋白質的細胞機器所接受。

這種基因組重塑導致了脂質代謝的轉變，非洲綠松石鳉魚胚胎現(xiàn)在在滯育中產生更多的超長鏈脂肪酸，研究人員認為這可以保護它們的基因組免受損害。

雖然鳉魚胚胎不能與緩步動物相媲美——但微觀生存者可以去幾十年沒有水因為他們的細胞不會萎縮– 他們通過產生大量脂質來暫停發(fā)育而不傷害半成型器官的訣竅是非凡的。

“Killifish是我們所知道的唯一可以在發(fā)育后期經歷滯育的脊椎動物物種，”說加州大學舊金山分校的生物信息學家Param Priya Singh與斯坦福大學的計算生物學家Adam Reeves一起領導了這項研究。

“他們有一個正在發(fā)育的大腦和一個心臟，在滯育時停止跳動，然后重新開始。

先前的研究表明，這種徹底的停滯發(fā)展，在你認為會是一個關鍵時刻，不會縮短壽命完全發(fā)育的鳉魚成魚。

現(xiàn)在，辛格和同事們說出他們的發(fā)現(xiàn)非洲綠松石鳉魚富含脂肪的生存策略“為[制定]策略（包括基于脂質的干預措施）提供了可能性，以促進長期組織保存和對抗與年齡有關的疾病。

該研究已發(fā)表在細胞.

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