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遗传研究人员解决电鱼的谜团

2018-12-19 10:45:34 • 来源：

由威斯康星大学麦迪逊分校的迈克尔·苏斯曼教授领导的一项新研究表明，六种电子鱼系 - 鱼雷，鱼饵，蛾科，Euteleostei，鲶形目和Gymnotiformes(所有这些都独立进化) - 使用了基本相同的基因和发育和细胞。制作用于防御，捕食，导航和通信的电子器官的途径。

遗传研究人员解决电鱼的谜团

电鱼长期以来一直令人着迷。古埃及人使用鱼雷，一种电子海洋射线，以早期的电疗方式治疗癫痫。

本杰明富兰克林和其他先驱科学家对电力学习的大部分内容来自对电鱼的研究。在维多利亚时代，举办派对，客人可以组成连锁店，体验电动鱼的冲击。

在世界范围内，有六大类电动鱼有数百种。查尔斯达尔文本人将电鱼称为趋同进化的主要例子，其中不相关的动物独立地发展出类似的特征以适应特定的环境或生态位。

鱼类使用电子器官与配偶交流，导航，击晕猎物并作为令人震惊的防御，这可能是亚马逊及其支流泥泞的电动鱼类的原因，包括电鳗(Electrophorus electricus)。

鳗鱼不是真正的鳗鱼，而是与鲶鱼更密切相关的鱼，电鳗会产生高达600伏的震动电场，每英尺鱼约100伏。

所有肌肉细胞都有电位。肌肉的简单收缩会释放少量电流。但是至少1亿年前，一些鱼开始通过肌肉细胞从另一种称为电细胞的细胞中进化而扩大了这种潜力，更大的细胞按顺序组织并且能够产生比用于使肌肉工作的电压高得多的电压。

这项研究在“科学”杂志上发表，揭示了用于进化这种复杂电子器官的基因蓝图。

“我们研究的令人惊讶的结果是，电子鱼似乎使用相同的遗传工具箱来构建它们的电子器官，尽管它们是独立进化的，”研究第一作者，密歇根州立大学的Jason Gallant博士说。

为了得出他们的结论，Sussman教授，Gallant博士和他们的同事汇集了电鳗的完整基因组和从三个电动鱼系中构建电器官和骨骼肌的基因序列。

“一只6英尺长的鳗鱼是水中的顶级掠食者，实质上是一只内置5.5英尺牛蹄的青蛙。由于所有内脏器官都靠近脸部，其余90%的鱼几乎都是电子器官，“苏斯曼教授说。

“所述的在系列对准electrocytes和每个小区的独特极性允许电压的总和，很像串联堆叠在一个手电筒电池。电鳗体包含数百万个这样的“手电筒”，它们一起工作并同时发射电子放电。“

本研究的合着者，威斯康星大学麦迪逊分校的研究生Lindsay Traeger补充说：“如果你消除肌细胞收缩的能力并改变细胞膜中蛋白质的分布，那么现在它们都是将离子推过膜以产生大量正电荷。“

“只有脊椎动物才能进化，只有鱼类才能进化。你需要水作为指挥，“路易斯安那大学的詹姆斯艾伯特教授说。

“我们的研究展示了大自然的创造力和简约性，使用相同的遗传和发展工具，在广泛不同的环境中发明适应性特征时间。通过了解大自然如何做到这一点，我们可以用其他有机体的肌肉来操纵这个过程，并且在不久的将来，也许可以使用合成生物学的工具来创建电子细胞，用于在人体内的仿生设备中产生电能或用于我们尚未想到的用途，“Susmann教授总结道。

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