穿山甲如何得到它的尺度 一個(gè)基因正常的故事
每個(gè)人都喜歡動(dòng)物的怪異。達(dá)爾文和拉馬克考慮了長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)腿和頸部的優(yōu)點(diǎn),而幾十年后,魯?shù)蟻喌?middot;基普林解釋了豹子如何得到它的斑點(diǎn)。今天,基因組測(cè)序正在充實(shí)我們所認(rèn)為的從長(zhǎng)頸鹿到豹子的一些獨(dú)特的動(dòng)物適應(yīng)性。適應(yīng)性是遺傳性狀,增加了個(gè)體存活再生的可能性。一條斑馬的條紋使它在運(yùn)行時(shí)看不見,而fennec狐貍的巨大耳朵散發(fā)熱量并聽到遙遠(yuǎn)的掠食者是適應(yīng)性的。本月基因組研究報(bào)告提供了關(guān)于穿山甲(又名鱗狀食蟻獸)如何獲得其鱗片的“正常故事”的基礎(chǔ)。他們保護(hù),但超越了顯而易見的方式。根據(jù)基因組,穿山甲的盔甲取代了部分免疫反應(yīng)。
瀕危!大約6千萬(wàn)年前,八種現(xiàn)代的穿山甲物種開始偏離它們的共同祖先,這與大約1億年前胎盤哺乳動(dòng)物之前的食蟲動(dòng)物不同,當(dāng)時(shí)毛茸茸的動(dòng)物剛剛開始取代衛(wèi)冕爬行動(dòng)物的巨人。
四種現(xiàn)代穿山甲物種生活在亞洲,四種生活在非洲。國(guó)際自然及自然資源保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)瀕危物種紅色名錄認(rèn)為它們“極度瀕危”,它們也是進(jìn)化上不同和全球?yàn)l危(EDGE)的哺乳動(dòng)物和兩棲動(dòng)物名單。
穿山甲是最被販運(yùn)和偷獵的哺乳動(dòng)物。它們是越南和中國(guó)美食的精致菜肴,它們的基礎(chǔ)用于中醫(yī)治療癌癥,各種皮膚病和血液循環(huán)不良。在非洲的民間傳說(shuō)中,一個(gè)被捕獲的穿山甲被帶到了酋長(zhǎng),觀察了一段時(shí)間,然后犧牲了,并且對(duì)主人和他的高級(jí)妻子的用餐感到津津樂(lè)道。
農(nóng)業(yè)和森林砍伐使穿山甲的棲息地逐漸縮小,動(dòng)物很難被人工飼養(yǎng)。
穿上穿山甲
穿山甲的商標(biāo)盔甲實(shí)際上是一層毛發(fā)(角蛋白)一起形成大而重疊的鱗片,覆蓋除了柔軟的腹部以外的所有鱗片。“穿山甲”來(lái)自馬來(lái)語(yǔ)“pengguling”,用于卷起,這是他們感到受到威脅時(shí)所做的,保護(hù)他們?nèi)彳浀闹虚g和內(nèi)部的器官。
這種動(dòng)物沒有牙齒,幾乎沒有頜骨,它尖尖的鼻子和強(qiáng)壯的舌頭非常適合吸食螞蟻和白蟻的食物。穿山甲生活在樹木和地下。八種物種中的七種相當(dāng)小,像貓一樣,但巨型穿山甲Manis gigantean接近6英尺長(zhǎng)。它位于常規(guī)食蟻獸留下的洞穴中,這些食蟻獸只是很遠(yuǎn)的親戚。
穿山甲的視力很差,但嗅覺急劇。
假基因和收縮基因家族
因?yàn)榇┥郊资俏ㄒ粵]有基因組測(cè)序的胎盤哺乳動(dòng)物,馬來(lái)西亞大學(xué)的Siew Woh Choo及其同事為兩位女性做過(guò)準(zhǔn)備。一種是Manis javanica的馬來(lái)亞穿山甲,聽起來(lái)像星巴克飲料,另一種是中國(guó)穿山甲M. pentadactyla。馬來(lái)亞的基因組是23,446個(gè)基因,中國(guó)的基因組是20,298個(gè)基因組。
進(jìn)化遺傳學(xué)家探測(cè)基因組的陽(yáng)性和陰性自然選擇的跡象。從個(gè)體到個(gè)體的DNA序列變化不大的基因表明陽(yáng)性選擇,因?yàn)闊o(wú)論序列是什么,編碼的蛋白質(zhì)都在起作用:一個(gè)不管它的情況。相比之下,一個(gè)不再具有功能的基因可以充滿突變,在個(gè)體之間變化很大 - 如果它的蛋白質(zhì)沒有用或者甚至沒有產(chǎn)生,那么基礎(chǔ)DNA序列是什么并不重要。(請(qǐng)注意紐約時(shí)報(bào)和其他媒體:避免“進(jìn)化”。由突變和自然選擇驅(qū)動(dòng)的變化不是一種欲望或選擇。它恰好發(fā)生。長(zhǎng)頸鹿不渴望到達(dá)樹梢并相應(yīng)地改變它們的DNA 。)
從它們不再起作用的祖先序列中分離出如此大的序列的基因稱為假基因。它們可能來(lái)自基因復(fù)制 - 有一個(gè)額外的拷貝允許一個(gè)基因在伙伴積累突變時(shí)繼續(xù)運(yùn)作。通過(guò)這種方式,基因組變得含有假基因,即過(guò)去功能對(duì)應(yīng)物的幽靈和回聲。研究最多的假基因位于人類基因組的β珠蛋白簇中。
幾種穿山甲基因已被“假化”為“功能喪失” - 不需要的東西會(huì)累積毛刺。在那些被停用的基因中存在一個(gè)基因正常的故事:
一種叫做ENAM的基因,它編碼最大的牙釉質(zhì)蛋白,充滿了過(guò)早的終止密碼子,重復(fù)和缺失。同上釉質(zhì)蛋白成釉蛋白和牙釉蛋白的基因。其他無(wú)牙生物,包括須鯨,鳥類和海龜,也會(huì)在這些基因中發(fā)生突變。
幾個(gè)視覺基因已經(jīng)變異為沉默。
干擾素ε基因如此改變,以至于它既不適用于穿山甲物種,也不適用于非洲同類物種。然而,它在71種其他胎盤哺乳動(dòng)物中完全發(fā)揮作用,它提供了抵御皮膚感染的“第一道防線”。還有其他幾種干擾素基因,它們可以治療感染,炎癥和皮膚愈合。馬來(lái)亞穿山甲有三種,中國(guó)穿山甲有兩種,其他哺乳動(dòng)物有十種。使用它或失去它。
穿山甲基因組具有較少的熱休克基因,可能解釋了它們對(duì)壓力的敏感性以及它們?cè)趧?dòng)物園中的糟糕命運(yùn)。
擴(kuò)大基因家族
與其他胎盤哺乳動(dòng)物相比,在穿山甲基因組中具有更多成員的基因家族的觀察提供了進(jìn)化的互補(bǔ)正面觀點(diǎn)。這些包括編碼的基因:
蛋白質(zhì)構(gòu)建細(xì)胞骨架,形成細(xì)胞間連接,促進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)功能和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) - 形成水垢所需的特征
組織蛋白酶和septins,抑制細(xì)菌感染
氣味受體基因是穿山甲的優(yōu)異嗅覺的基礎(chǔ)。
因此穿山甲基因組中的線索 - 基因家族已經(jīng)收縮并且擴(kuò)張 - 強(qiáng)烈表明盔甲已經(jīng)取代了部分免疫反應(yīng)。緊密結(jié)合的堅(jiān)韌鱗片不僅可以阻止捕食者,還可以防止動(dòng)物受到感染。
雖然有趣的是想象為什么動(dòng)物會(huì)像它們一樣 - 從長(zhǎng)頸鹿的脖子到豹的斑點(diǎn)到穿山甲的盔甲 - DNA序列中的線索可以提供更廣泛和更少偏見的適應(yīng)性特征觀點(diǎn),來(lái)自那些已經(jīng)站立的人對(duì)那些降級(jí)到基因組垃圾場(chǎng)的進(jìn)化時(shí)間的考驗(yàn)。
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