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从鱼变成人,我们的基因在进化中到底发生了什么?

CHEN

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在海洋生物到陆地生物的进化过程中,鱼鳍到肢体的转变是关键进化转变的标志。许多研究集中在通过检查化石记录来理解简单的鳍进化成复杂的四肢骨骼。

在2月4日发表于顶刊《细胞》的一篇论文中,哈佛大学和波士顿儿童医院的研究人员研究了在基因水平上出现的何种变化,从而导致了鳍骨骼和四肢骨骼的不同模式。

研究人员对斑马鱼进行了前向遗传筛选,寻找影响鳍骨骼的突变。

斑马鱼属于辐鳍鱼类的硬骨鱼。硬骨鱼谱系包括大约30000个物种,如鳗鱼、比目鱼、河豚、鲶鱼等。然而,尽管种类繁多,形状、大小和栖息地范围各异,硬骨鱼的鳍却出奇的简单和统一。

研究中,该小组发现waslb和vav2基因的突变导致了鳍表型,同时发现这些突变导致hoxa11b基因表达增加。Hox基因部分负责脊柱和肢体区域的模式化。而形成前臂型尤其需要Hox11基因。

研究人员使用了一种先进的CRISPR敲入方法,并在基因组中插入了一个标记,显示某个特定基因在哪里活跃。他们用红色荧光蛋白替换了hoxa11b基因,表达hoxa11b的细胞发出红光。这个工具使他们能够确定突变体增加hoxa11b的表达以形成新的骨骼。

此前,其他研究人员移除了小鼠的Hox11基因,发现这阻止了桡骨和尺骨的完全形成。

这一发现也与最近的另一项发现相吻合,即Hox13基因是形成鳍和肢末端区域所必需的。总之,这些发现揭示了Hox基因可能存在于四足动物和硬骨鱼的共同祖先中,而不是特定于四足动物谱系。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接:

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00003-9


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