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脊椎动物是如何进化而来的?西北工业大学王文联合多机构发布非洲肺鱼基因组研究

olivia chan

高阶元生物类别的起源历来是进化生命科学的核心命题。包括人类在内的脊椎动物谱系总根底起源,涉及到脊椎动物两大类群间的演化关系。这不仅是学术界长期探索的一个焦点问题,也是大众普遍关注的一个科学热点。

近日,由生物科学领域的著名专家西北工业大学王文教授领衔,联合中科院昆明动物研究所、中科院水生生物研究所、华南农业大学海洋学院、华大基因研究所等国内外多家单位在《细胞》上在线发表了题为《非洲肺鱼基因组揭示了脊椎动物从水到陆的过渡过程》(African lungfish genome sheds light on the vertebrate water-to-land transition)的研究成果。

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(图为该论文Graphical Abstract)

肺鱼是现存动物中最接近四足动物的近亲,并保留了与水到陆地过渡有关的祖先特征。然而,它们巨大的基因组大小阻碍了对进化中这一关键转变的理解。

研究团队进行了非洲肺鱼(Protopterus annectens)基因组的40Gb染色体级组装。这是迄今公布的最大的脊椎动物基因组的染色体级组装。连接体和染色体N50甚至分别达到了1.60 Mb和2.81Gb。

肺鱼基因组的大尺寸主要是由于逆转录酶的作用。超长的基因表现出与其他基因相似的表达水平,说明肺鱼进化出了高转录效能,以保持基因表达的平衡。

研究发现,肺鱼基因组的庞大是由于转座子的不断扩增。结合转录组和实验数据,研究人员发现了与肺表面活性剂、抗焦虑能力、五肢和咽部重塑等陆生适应性状相关的潜在基因和调控元件。

此项研究发现了从骨鱼到肺鱼再到四足动物的三个基因创新步骤,为理解从鱼类到人类的进化途径提供了见解和关键资源。

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)00090-8


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