世界上最大的硬骨魚的基因組可以解釋快速增長率和大尺寸

世界上最大的硬骨魚海洋太陽魚(Mola mola)的基因組首次由來自中國國家基因庫的研究人員在BGI-Shenzhen和新加坡A * STAR進(jìn)行測(cè)序。包括諾貝爾獎(jiǎng)獲得者悉尼布倫納在內(nèi)的研究人員在開放獲取期刊GigaScience上發(fā)表了他們的研究成果。海洋太陽魚基因組揭示了幾個(gè)改變的基因，可以解釋魚的快速生長速度和大尺寸以及其不尋常的內(nèi)骨骼。

海洋太陽魚可以在熱帶和溫帶海域如地中海和大西洋中找到，可以長到2.7米長，重達(dá)2.3噸。盡管其主要由水母組成的飲食營養(yǎng)較差，但海洋太陽魚的生長速度異?？?，每天幾乎一公斤 - 其他魚類每天生長0.02至0.5公斤。除了極端的生長速度，雌性可以產(chǎn)生比任何其他已知脊椎動(dòng)物更多的卵(一次高達(dá)300,000,000)。海洋太陽魚沒有尾巴，使其外觀截然不同。

發(fā)起并共同領(lǐng)導(dǎo)A * STAR項(xiàng)目的Byrappa Venkatesh說：“我們對(duì)2002年的河豚(Takifugu rubripes)基因組進(jìn)行了測(cè)序，這是第二個(gè)被測(cè)序的脊椎動(dòng)物基因組。河豚和海洋太陽魚屬于同一個(gè)訂單但不同因此，我們熱衷于對(duì)海洋太陽魚基因組進(jìn)行測(cè)序并將其與河豚基因組進(jìn)行比較，以確定在海洋太陽魚譜系中發(fā)生的遺傳變化，這可能為海洋太陽魚的高度衍生表型提供線索。

研究人員假設(shè)海洋太陽魚的不尋常外觀可能是由于HOX基因的缺失，通過指定身體的哪些部位 - 如頭部，胸部或腹部 - 來控制頭尾軸上的生物體圖。胚胎的一部分將形成。他們驚訝地發(fā)現(xiàn)事實(shí)并非如此，因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)海洋太陽魚具有類似于河豚的HOX基因簇。

研究人員還專注于海洋翻車魚的快速生長速度和不尋常的體形的遺傳背景，發(fā)現(xiàn)與其他骨魚相比，參與生長激素信號(hào)傳導(dǎo)的幾個(gè)基因在海洋太陽魚中的進(jìn)化速度非常快，這可能解釋了它的大尺寸和快速增長。

與其他骨魚類不同，海洋太陽魚的骨骼主要由軟骨而非骨骼組成。為了找到這種情況的線索，研究人員分析了已知與骨形成有關(guān)的基因。

張國杰是中國國家銀行副總監(jiān)兼共同領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)目，他說：“我們發(fā)現(xiàn)了編碼軟骨形成基因的變化。這可能有助于這種巨大魚類中軟骨骨骼的發(fā)育。”

根據(jù)研究人員的研究，利用這一參考基因組鑒定海洋翻車魚不尋常的體型，大小和骨骼的基因組變化，可以促進(jìn)未來對(duì)海洋太陽魚的研究以及與其他魚類的差異的遺傳基礎(chǔ)。

Byrappa Venkatesh說：“脊椎動(dòng)物在形態(tài)學(xué)，生理學(xué)和行為方面表現(xiàn)出廣泛的多樣性。了解這種多樣性的遺傳基礎(chǔ)是進(jìn)化生物學(xué)的一個(gè)主要目標(biāo)。我們?nèi)匀恍枰獜暮Ｑ筇桇~基因組組裝中學(xué)到很多東西。確定海洋太陽魚特有的更多遺傳變化將是對(duì)更密切相關(guān)的物種進(jìn)行測(cè)序，如豪豬魚，箱魚，引金魚和三葉草。“

張國杰補(bǔ)充說：“這是已經(jīng)為G10K項(xiàng)目測(cè)序的30種魚類基因組之一。高通量DNA測(cè)序技術(shù)的可用性使得對(duì)各種'非模型'物種的全基因組進(jìn)行測(cè)序成為可能，允許我們要揭示其表型多樣性及其適應(yīng)性的遺傳基礎(chǔ)。“

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