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      遺傳分析揭示了脊椎動物肢體的進化起源
      
			
      
				2019-04-25 10:24:19
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      當你想象第一條魚從原始水域爬到陸地上時，很容易想象它的成對鰭最終是如何演變成現(xiàn)代脊椎動物(包括人類)的手臂和腿。但是，芝加哥大學和西班牙安達盧西亞發(fā)育生物學中心的研究人員進行的一項新研究表明，這些生物如何使用更原始的基因藍圖來發(fā)展他們的原始肢體：所有下顎共同的單背鰭或背鰭魚。
      

      遺傳分析揭示了脊椎動物肢體的進化起源
      

      這項研究發(fā)表在本周的“自然遺傳學”雜志上，該研究表明，魚類，老鼠和所有現(xiàn)代脊椎動物都有共同的遺傳因素，這些元素最初用于開發(fā)古代魚類中不成對的背鰭。他們后來復制這些元素以產(chǎn)生成對的附屬物，如骨盆和胸鰭，手臂和腿。
      

      “未配對的背鰭是你在化石記錄中看到的第一個背鰭，”Uchicago的Robert R. Bensley杰出服務解剖學教授，新研究的合著者Neil Shubin博士說。“我們在這里表明，模仿所有鰭和其他配對附屬物的遺傳機制最初出現(xiàn)在那里并被重新部署到其他人身上。”
      

      來自西班牙的Shubin和他的同事，由JoséLuisGómez-Skarmeta領(lǐng)導，對小鼠和幾種魚進行遺傳分析，以追蹤Sonic hedgehog(Shh)的表達，Sonic hedgehog是一種廣泛用于各種基本生物功能的基因，但尤其如此。四肢形成很重要。
      

      在小鼠中，稱為ZRS的遺傳增強子或開/關(guān)開關(guān)控制Shh肢體的表達。如果你用鼠標擊倒ZRS，它的四肢將無法正常發(fā)育。研究人員使用CRISPR / Cas9基因編輯工具敲除了青蒿中的ZRS，這是一種小型的，受歡迎的觀賞魚，也被稱為日本稻魚。他們預計刪除青蒿中的ZRS會影響其成對的鰭，但相反，魚沒有生長其未配對的背鰭。成對的骨盆和胸鰭正常發(fā)育。
      

      這導致團隊尋找可能涉及的其他遺傳增強劑，并且他們在附近發(fā)現(xiàn)了一個名為sZRS的相關(guān)“陰影增強劑”，它似乎與主要的ZRS開關(guān)一起工作。當他們在青med中淘汰ZRS和sZRS時，它的背鰭和成對的鰭都丟失了。這意味著ZRS最初可能用于幫助開發(fā)背鰭，然后在成對的鰭首次出現(xiàn)在大約4.75億年前復制并重新用作sZRS。
      

      “這是非常古老的，所有脊椎動物的序列和功能都是守恒的，”舒賓說。“事實證明，ZRS的原始角色與背鰭有關(guān)。只是后來它在成對的鰭中的活動需要另一個陰影增強劑。”
      

      Shubin說，了解這些增強劑的活性有助于識別所有脊椎動物中存在的進化祖先的痕跡，從他在2004年發(fā)現(xiàn)的3.75億年前的過渡性“fishapod”物種Tiktaalik roseae到現(xiàn)代人類。
      

      “許多人類疾病是基于ZRS的錯誤，這些錯誤會導致手指額外或缺失，或者手的形狀發(fā)生變化，”他說。“人類也可能有這種陰影增強劑，所以如果我們想研究它如何影響肢體模式的動態(tài)，我們在這些魚類模型中看到的是一個很好的起點。”
      
			

			
        
      
			
      
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