遗传科学家排序第一个Myriapod基因组

2019-01-04来源: 阅读量:107
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一个多国的基因研究人员已经测定了一种名为Strigamia maritima的海洋蜈蚣的基因组,使他们能够重建大约5亿年前生活的祖先节肢动物的遗传构成的许多特征。

Strigamia maritima,雌性和蛋。 图片:©Carlo Brena。

节肢动物是我们这个星球上种类最丰富的动物群。今天有四类节肢动物:昆虫,甲壳类动物,螯虾(蜘蛛和蝎子)和多足动物。

后一类,包括蜈蚣,是唯一尚未对基因组进行测序的类。

Myriapods最有可能来自于4亿多年前侵入该土地的海洋祖先。

所有多足动物都有大量近似相同的节段,大多数带有一对或两对腿。然而,尽管他们的名字,蜈蚣从来没有一百条腿。

居住在沿海栖息地的蜈蚣(Strigamia maritima)可以有45到51对 - 但对的数量总是奇数,因为它在所有的蜈蚣中。

该物种受到科学家的青睐,可以收集其巢穴进行研究 - 使其成为从多足动物中获得第一个基因组序列的理想候选者,并为发展生物学和生态学的新理解敞开大门。这些秘密动物。

研究小组发现,海洋生物的基因组有大约15,000个基因 - 比人类少约7,000个基因 - 并且比许多其他节肢动物(例如果蝇)更保守,基因丢失和扰乱更少。

这表明蜈蚣已经从它们的共同祖先缓慢进化,并且应该允许科学家在非常不同的动物之间进行比较,这在与果蝇或其他快速进化的昆虫一起工作时并不明显。

例如,研究小组发现了大脑在蜈蚣和其他非常相关的动物(如海洋蠕虫)之间形成图案的方式。这种比较将使科学家能够全面了解遗传变化如何成为所有动物多样性的基础。

“由于四种活节肢动物中的每一种都掌握了基因组,我们现在可以开始构建他们共同祖先遗传构成的图景。例如,通过将苍蝇和蚊子与蜈蚣进行比较,我们发现昆虫的先天免疫系统比以前认识的要早得多,“剑桥大学的Frank Jiggins博士说,他是一篇发表在论文中的论文的合着者。PLoS Biology期刊。

最令人惊讶的结果之一是,Strigamia maritima似乎失去了编码动物使用的所有已知光受体的基因,以及控制昼夜节律,即生物钟的基因。

“Strigamia maritima的基因组序列不仅仅是科学上的兴趣。它的一些基因可能是直接使用的。所有的蜈蚣都会注射毒液使它们的猎物瘫痪。毒液的成分通常会产生强大的药物,蜈蚣基因组将帮助研究人员找到这些毒液基因,“剑桥大学的共同作者Michael Akam教授说。

“尽管与昆虫密切相关,但蜈蚣缺乏昆虫用来闻到空气的嗅觉基因家族,因此通过扩展昆虫中不存在的其他基因家族来发展其自身的空气嗅探能力,”主要作者Ariel Chipman教授补充说。在生命科学耶路撒冷的亚历山大·西尔伯曼研究所希伯来大学。

“这些蜈蚣生活在地下,失去了眼睛,几乎所有的视觉基因和基因都与身体的内部时钟有关。他们保持增强的感官能力,使他们能够识别他们的环境并捕获猎物。“

“蜈蚣基因组在推断祖先节肢动物中重要基因家族的含量方面证明是特别有价值的,这个祖先当时是我们目前看到的巨大多样性节肢动物进化的起点,”共同作者说。圣安德鲁斯大学的David Ferrier博士。

“节肢动物基因和基因组组织发生了很大的转变,在昆虫等动物的进化过程中发生了大量的重排和大量的基因损失。”

“通过这种新的多足动物基因组实现的各种重建为更深入研究这些遗传变异的生物学提供了基础,以了解它们如何与令人难以置信的身体形态和生活方式的多样化联系起来。我们现在在节肢动物身上找到了。“

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