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研究人员完成了南极黑鳍金鱼的基因组研究

2019-02-27 10:46:57 • 来源：

一个国际团队揭开了南极黑鳍金鱼的基因组，打开了一个遗传窗口，在过去的7700万年中，鱼类在低于淡水冰点的温度下生存。由22位科学家组成的研究小组，包括由生物学家John Postlethwait领导的8位俄勒冈大学共同作者，于2月25日在线发表了自然生态与进化杂志的报告。

研究人员完成了南极黑鳍金鱼的基因组研究

研究人员从成年女性中筛选出30,773个蛋白质编码基因以及它们如何沿染色体定位。当南大洋降温至今天29华氏度(-1.67摄氏度)的平均温度时，地图指向已经适应或消失的基因，因为鱼类适应氧气浓度升高。

Blackfin icefish(Chaenocephalus aceratus)属于一个长期困扰科学家的冰鱼科。它们缺乏功能性血红蛋白基因，这意味着它们是白血球并缺乏红色蛋白质，这种红色蛋白质通过骨干传递其他动物血液中的氧气。它们以贫血症的恒定状态存在。它们具有超大的心脏和低的骨矿物质密度，使得松软的刺。

在人类中，这种特征通常会发出疾病信号。然而，这些改编有助于鱼类生存，Postlethwait，生物学荣誉教授和UO神经科学研究所成员说。

他说，这些冰鱼是查尔斯达尔文称之为“古代生活的残骸”的例子。他们与棘手的祖先不同，失去了祖先形式的许多共同特征。在极地地区几个月的夜晚和几个月的阳光中消失的基因是那些与昼夜节律相关的基因。Postlethwait说，他们应对的方式可以提供对夜班工人健康问题的见解。

Postlethwait说，许多改编，包括制造抗冻蛋白的能力，使冰鱼值得广泛研究，并与人类健康进行比较。

“我们现在能够挖掘这个基因组，以了解鱼类是如何将这些看似致病的特征进化出来的，”Postlethwait说。“了解这些特征如何在冰鱼的进化时期出现，可能有助于我们了解类似的特征 - 骨质流失，制造血细胞的能力下降，循环系统的问题，肥胖 - 在发育时期的老年人中出现。”

Postlethwait提出了在一个物种中研究这种适应性的想法，以获得对人类疾病机制和潜在新疗法的见解 - 一篇文章 - 古代生活的残骸“：自然选择的遗传变异 - 他为2015年7月的遗传学期刊撰稿他被选中接受美国遗传学会颁发的George W. Beadle奖后不久。

在基因组计划中，研究人员收集了距离南极半岛世宗国王站和西布兰斯菲尔德海峡附近不同深度的平均长约12英寸的黑鳍金鱼。与从雌性中提取的基因组DNA一起，从12个组织 - 脑，眼，鳃，心脏，肠，肾，肝，肌肉，卵巢，皮肤，脾和胃 - 中提取RNA，以帮助了解每个器官使用的基因。

许多DNA测序由韩国仁川韩国极地研究所的Hyun Park小组和圣路易斯华盛顿大学的Wes Warren共同完成。RNA测序和鱼的遗传图谱在UO研究实验室和UO的基因组学和细胞表征核心设施中完成。

研究人员写道，基因组装配和连锁图谱揭示了24条染色体内容物的显着稳定性，其中包括青蟹(日本大米鱼)，欧洲鲈鱼和黑鳍金鱼，其跨越1.1亿年，特别是与染色体变化相比。哺乳动物在同一时期。最大的分歧涉及冰鱼和鲈鱼的基因，表明寒冷的变化。

10月20日，伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的亚瑟·德弗里斯(Arthur DeVries)发现了一种改编物，其中的冰鱼和其他类虎疮鱼类经历了基因变化，产生了抗冻蛋白以帮助它们生存。研究人员指出，完成的测绘有助于将这一发现置于基因组背景中。

“冰鱼是从生活在底部并且没有游泳膀胱的鱼类进化而来的，这种器官像我们的肺一样发育，但随后失去与咽部的附着并充满气体，”Postlethwait说。“大多数鱼，除了底部喂食器，都有一个，它有助于它们保持在水柱中的位置。”

他说，当大部分鱼类在南极洲周围灭绝时，随着水的降温，冰鱼进化为占据南大洋水柱。他补充道，他们面临的最大挑战之一是在没有游泳膀胱的情况下脱离谷底。

“他们可能限制了他们骨骼的矿化，我们体内最密集的部分，以及积累的脂肪，比水更轻 - 想到橄榄油浮在水面上的平底锅即将煮意大利面，”Postlethwait说过。

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