一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)揭開了南極黑鰭金魚的基因組，打開了一個(gè)遺傳窗口，在過(guò)去的7700萬(wàn)年中，魚類在低于淡水冰點(diǎn)的溫度下生存。由22位科學(xué)家組成的研究小組，包括由生物學(xué)家John Postlethwait領(lǐng)導(dǎo)的8位俄勒岡大學(xué)共同作者，于2月25日在線發(fā)表了自然生態(tài)與進(jìn)化雜志的報(bào)告。

研究人員從成年女性中篩選出30,773個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因以及它們?nèi)绾窝厝旧w定位。當(dāng)南大洋降溫至今天29華氏度(-1.67攝氏度)的平均溫度時(shí)，地圖指向已經(jīng)適應(yīng)或消失的基因，因?yàn)轸~類適應(yīng)氧氣濃度升高。

Blackfin icefish(Chaenocephalus aceratus)屬于一個(gè)長(zhǎng)期困擾科學(xué)家的冰魚科。它們?nèi)狈δ苄匝t蛋白基因，這意味著它們是白血球并缺乏紅色蛋白質(zhì)，這種紅色蛋白質(zhì)通過(guò)骨干傳遞其他動(dòng)物血液中的氧氣。它們以貧血癥的恒定狀態(tài)存在。它們具有超大的心臟和低的骨礦物質(zhì)密度，使得松軟的刺。

在人類中，這種特征通常會(huì)發(fā)出疾病信號(hào)。然而，這些改編有助于魚類生存，Postlethwait，生物學(xué)榮譽(yù)教授和UO神經(jīng)科學(xué)研究所成員說(shuō)。

他說(shuō)，這些冰魚是查爾斯達(dá)爾文稱之為“古代生活的殘骸”的例子。他們與棘手的祖先不同，失去了祖先形式的許多共同特征。在極地地區(qū)幾個(gè)月的夜晚和幾個(gè)月的陽(yáng)光中消失的基因是那些與晝夜節(jié)律相關(guān)的基因。Postlethwait說(shuō)，他們應(yīng)對(duì)的方式可以提供對(duì)夜班工人健康問(wèn)題的見解。

Postlethwait說(shuō)，許多改編，包括制造抗凍蛋白的能力，使冰魚值得廣泛研究，并與人類健康進(jìn)行比較。

“我們現(xiàn)在能夠挖掘這個(gè)基因組，以了解魚類是如何將這些看似致病的特征進(jìn)化出來(lái)的，”Postlethwait說(shuō)。“了解這些特征如何在冰魚的進(jìn)化時(shí)期出現(xiàn)，可能有助于我們了解類似的特征 - 骨質(zhì)流失，制造血細(xì)胞的能力下降，循環(huán)系統(tǒng)的問(wèn)題，肥胖 - 在發(fā)育時(shí)期的老年人中出現(xiàn)。”

Postlethwait提出了在一個(gè)物種中研究這種適應(yīng)性的想法，以獲得對(duì)人類疾病機(jī)制和潛在新療法的見解 - 一篇文章 - 古代生活的殘骸“：自然選擇的遺傳變異 - 他為2015年7月的遺傳學(xué)期刊撰稿他被選中接受美國(guó)遺傳學(xué)會(huì)頒發(fā)的George W. Beadle獎(jiǎng)后不久。

在基因組計(jì)劃中，研究人員收集了距離南極半島世宗國(guó)王站和西布蘭斯菲爾德海峽附近不同深度的平均長(zhǎng)約12英寸的黑鰭金魚。與從雌性中提取的基因組DNA一起，從12個(gè)組織 - 腦，眼，鰓，心臟，腸，腎，肝，肌肉，卵巢，皮膚，脾和胃 - 中提取RNA，以幫助了解每個(gè)器官使用的基因。

許多DNA測(cè)序由韓國(guó)仁川韓國(guó)極地研究所的Hyun Park小組和圣路易斯華盛頓大學(xué)的Wes Warren共同完成。RNA測(cè)序和魚的遺傳圖譜在UO研究實(shí)驗(yàn)室和UO的基因組學(xué)和細(xì)胞表征核心設(shè)施中完成。

研究人員寫道，基因組裝配和連鎖圖譜揭示了24條染色體內(nèi)容物的顯著穩(wěn)定性，其中包括青蟹(日本大米魚)，歐洲鱸魚和黑鰭金魚，其跨越1.1億年，特別是與染色體變化相比。哺乳動(dòng)物在同一時(shí)期。最大的分歧涉及冰魚和鱸魚的基因，表明寒冷的變化。

10月20日，伊利諾伊大學(xué)厄巴納 - 香檳分校的亞瑟·德弗里斯(Arthur DeVries)發(fā)現(xiàn)了一種改編物，其中的冰魚和其他類虎瘡魚類經(jīng)歷了基因變化，產(chǎn)生了抗凍蛋白以幫助它們生存。研究人員指出，完成的測(cè)繪有助于將這一發(fā)現(xiàn)置于基因組背景中。

“冰魚是從生活在底部并且沒(méi)有游泳膀胱的魚類進(jìn)化而來(lái)的，這種器官像我們的肺一樣發(fā)育，但隨后失去與咽部的附著并充滿氣體，”Postlethwait說(shuō)。“大多數(shù)魚，除了底部喂食器，都有一個(gè)，它有助于它們保持在水柱中的位置。”

他說(shuō)，當(dāng)大部分魚類在南極洲周圍滅絕時(shí)，隨著水的降溫，冰魚進(jìn)化為占據(jù)南大洋水柱。他補(bǔ)充道，他們面臨的最大挑戰(zhàn)之一是在沒(méi)有游泳膀胱的情況下脫離谷底。

“他們可能限制了他們骨骼的礦化，我們體內(nèi)最密集的部分，以及積累的脂肪，比水更輕 - 想到橄欖油浮在水面上的平底鍋即將煮意大利面，”Postlethwait說(shuō)過(guò)。