科學(xué)家加利福尼亞兩點(diǎn)章魚的序列基因組

來自日本和美國的國際基因研究團(tuán)隊(duì)對(duì)加利福尼亞常見的兩斑章魚(Octopus bimaculoides)的基因組進(jìn)行了測序和分析，使其成為有史以來第一個(gè)完全測序的頭足類動(dòng)物。

由芝加哥大學(xué)的Clifton Ragsdale博士和沖繩科技大學(xué)研究生院的Daniel Rokhsar教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)了章魚和其他無脊椎動(dòng)物的基因組之間的顯著差異。

“章魚似乎與所有其他動(dòng)物，甚至其他軟體動(dòng)物完全不同，它具有八支可折疊的手臂，寬闊的大腦和出色的解決問題的能力，”拉格斯代爾博士說。該雜志自然。

“已故的英國動(dòng)物學(xué)家馬丁·威爾斯說，章魚是外星人。從這個(gè)意義上講，我們的論文描述了一個(gè)外星人的第一個(gè)測序基因組。”

八足動(dòng)物，魷魚，烏賊和鸚鵡螺是頭足類動(dòng)物–一種掠食性軟體動(dòng)物，具有超過5億年的進(jìn)化歷史。

最成功的是銨鹽，其在泥盆紀(jì)時(shí)期占主導(dǎo)地位，是當(dāng)今的常見化石。它們滅絕了6600萬年前，與恐龍滅絕一樣。

當(dāng)今的頭足類動(dòng)物棲息在幾乎每個(gè)深度的每個(gè)海洋中，具有獨(dú)特的適應(yīng)性，例如內(nèi)襯有化學(xué)感應(yīng)吸盤的前臂，能夠再生復(fù)雜的四肢，像脊椎動(dòng)物一樣的眼睛和復(fù)雜的迷彩系統(tǒng)。

它們的大腦龐大且高度發(fā)達(dá)，是最聰明的無脊椎動(dòng)物，并表現(xiàn)出精心解決問題和學(xué)習(xí)的行為。

這項(xiàng)研究的合著者，沖繩科學(xué)技術(shù)研究院大學(xué)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者悉尼·布倫納教授說：“它們是地球上的第一個(gè)智慧生物。”

布倫納(Brenner)教授對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)著迷，并發(fā)起了“章魚基因組計(jì)劃”。將來，他和他的同事計(jì)劃對(duì)幾種魷魚物種和沖繩章魚進(jìn)行測序，他們希望它們能成為研究頭足類生物學(xué)的典范生物。

研究高級(jí)作者羅克薩爾教授說：“章魚的神經(jīng)系統(tǒng)的組織方式與我們的完全不同。”

“中樞神經(jīng)圍繞食管，這是無脊椎動(dòng)物的典型特征，但是它的臂中還有成組的神經(jīng)元，它們可以相對(duì)自主地起作用，外加涉及視力的巨大視神經(jīng)葉。” 測序提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，可以查看基因組，看看我們可以了解到章魚獨(dú)特的大腦和形態(tài)。”

研究小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾種基因類型，它們在章魚中相對(duì)于其他脊椎動(dòng)物而言顯著擴(kuò)展。

Rokhsar教授說：“我們認(rèn)為它們起著至關(guān)重要的作用，可以使無脊椎動(dòng)物的神經(jīng)元復(fù)雜性達(dá)到新的水平。”

這些信號(hào)分子包括一個(gè)稱為protocaderins的信號(hào)分子家族，它調(diào)節(jié)神經(jīng)元的發(fā)育和神經(jīng)元之間的短程相互作用，以及一個(gè)稱為鋅指的轉(zhuǎn)錄因子家族，主要在胚胎和神經(jīng)組織中表達(dá)，并被認(rèn)為在大腦發(fā)育中起作用。。

研究小組還利用章魚基因組來追蹤與適應(yīng)性著色有關(guān)的基因，從而使章魚能夠改變其膚色和質(zhì)地，從而融入到環(huán)境中并逃脫捕食。

Rokhsar教授解釋說：“我們發(fā)現(xiàn)了數(shù)百種新穎的基因，這些基因與其他動(dòng)物沒有相似的基因，并且可能參與了這種獨(dú)特的偽裝過程。”

章魚的基因組還可以幫助揭示其他章魚創(chuàng)新的遺傳基礎(chǔ)，例如，章魚精心制作的帶有吸盤的可彎曲手臂，可用來感應(yīng)水中的化學(xué)物質(zhì)以及感覺和抓握力。他們的四肢再生能力;推進(jìn)系統(tǒng)，使他們能夠在水下噴射;像照相機(jī)一樣的眼睛比其他無脊椎動(dòng)物更像人類;他們有三顆心來保持血液在腮間的抽動(dòng)。

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