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鱼的用电可能会揭示人类的疾病

2019-04-15 09:20:45 • 来源：

深夜在泥泞的非洲河流中，一条鱼使用电荷感知周围的世界并与其物种的其他成员交流。电子喷射中的信号仅持续十分之几秒，允许鱼在不让捕食者知道它存在的情况下导航。现在，科学家已经发现，这些鱼用于进行短暂排泄的进化技巧可以提供新的见解，对癫痫等疾病的治疗有影响。

鱼的用电可能会揭示人类的疾病

在“当代生物学”杂志的一篇新论文中，由德克萨斯大学奥斯汀分校和密歇根州立大学的一个小组领导的科学家概述了一些通常被称为小鲸鱼的鱼类如何开发出一种独特的生物电力安全系统，让它们产生令人难以置信的产量快速和短暂的电脉冲使它们能够在不干扰彼此信号的情况下进行通信，同时还能避开高度敏感的掠食性鲶鱼电检测系统。“

在尾巴附近的一个专门的电子器官中，弱电鱼(如小鲸鱼)拥有一种蛋白质，这种蛋白质也存在于人类的心脏和肌肉中。通过这种蛋白质产生的电脉冲，称为KCNA7钾离子通道，仅持续十分之几秒，而一些电鱼则适应于区分不到百万分之一秒的放电时间差异。

“大多数鱼类都无法检测到电场，但鲶鱼会感觉到它们。较简单的电鱼可以发出电脉冲，鲶鱼跟踪它们的难度就越大，”综合生物学和神经科学系教授Harold Zakon说。

该团队在KCNA7蛋白中发现了一个负电荷的补丁，它允许电子鱼中的通道快速打开并对电压更敏感，从而允许极短暂的放电。

科学家们对这些鱼，它们使用的电信号以及它们如何进化所学到的知识可以通过阐明这些相同的电通路如何在癫痫等大脑和肌肉中的电脉冲引起癫痫发作的情况下，帮助人类在未来发挥作用。这一发现也可能对偏头痛和某些心脏病的发现有影响。

“钾通道中的突变使其过于敏感或对电刺激不够敏感，可能导致癫痫或心脏和肌肉疾病，”该论文的第一作者，神经科学和综合生物学研究助理Swapna Immani说。“因此，了解控制钾通道对刺激的敏感性的因素对于健康以及对离子通道的基本了解非常重要。”

以前对同一蛋白质的了解是基于果蝇中的钾通道，但研究人员表示，这篇论文表明具有负片的特定区域在脊椎动物中的作用可能不同。

观察专门电子器官的进化也可以为基因如何改变和表达自己提供重要的窗口。通过研究动物王国中的独特或极端能力，可以了解很多关于适应的遗传基础，该论文说。

“我们项目的主要信息是，像弱电鱼这样的奇怪动物可以对自然产生非常深刻的洞察力，有时会产生重要的生物医学后果，”密歇根州立大学综合生物学助理教授兼研究员Jason Gallant说。项目。“我们发现了一些乍一看似乎是电鱼生物学特性的东西，它总是令人兴奋，但缺乏广泛的适用性。由于电鱼的这种重要钾通道的放松进化限制，不需要遵循通常由神经系统或肌肉施加的相同规则，自然选择的修补揭示了一种物理“规则”更广泛地。”

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