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《Nature》解开进化之谜:不同动物生命周期的秘密一个多世纪以来，生物学家一直被不同动物物种所表现出的不同生命周期所困扰。虽然有些物种，包括人类和大多数脊椎动物，会直接发育成一个完整的、但较小的成虫，但其他物种会经历一个迷人的变形过程，包括出现被称为幼虫的中间形态，最终转变为成虫。科学家们展示了胚胎中几十个基因的激活时间与动物生命周期的进化之间的联系。 尽管如此，研究人员对幼虫为什么存在以及它们如何起源的理解仍然有限。更重要的是，针对这一问题的大规模比较研究以前没有使用基于动物遗传信息(基因组)测序的现代技术，并发现生物体在生长过程中如何使用这些信息。直到现在。 伦敦玛丽女王大学(QMUL)的一个团队领导的一项研究发表在著名的《Nature》杂志上，研究人员首次发现了可能解释胚胎如何形成幼虫或缩小版成虫的机制。 在他们的论文中，他们证明了胚胎发生(受精卵转化为生物体)中必需基因的激活时间与幼虫阶段的存在或不存在以及幼虫是否从周围环境中取食或依赖母亲在卵子中沉积的营养有关。 这项新研究使用了最先进的方法来解码三种海洋无脊椎蠕虫(称为环节动物)的遗传信息、活动和调节。他们将这些数据与其他物种的公共数据集结合起来，进行了一项大规模研究，涉及60多个物种的600多个数据集，这些数据集相隔5亿多年的进化。“ Francisco M. Martín-Zamora是玛丽女王学院的博士候选人，也是这项研究的共同第一作者，他说:“看到进化是如何塑造动物胚胎告诉时间的方式，从而在发育的早期或晚期激活重要的基因组，这令人印象深刻。假设幼虫阶段不再是你生存的必要条件。在这种情况下，从进化上来说，例如，激活基因使其更早形成躯干，直接发育成成年人，可能是有利的。只有结合实验室生成的实验数据集和系统的计算分析，我们才能解开这种新的未发现的生物学”。 玛丽女王学院的博士后研究员、该研究的共同第一作者LIANG Yan博士说:“虽然这些技术已经存在多年，但还没有团队将它们用于此目的。我们生成的数据集和开发的方法将为其他研究人员提供非常强大的资源。” 玛丽女王学院生物生物学高级讲师，本研究的资深作者Chema Martín-Durán博士说:“发育生物学主要集中在小鼠、果蝇和其他我们称为模式生物的成熟物种上。我们的研究表明，经常被忽视的非模式物种的迷人生物学对于理解动物的发育过程和进化过程至关重要。” 参与形成躯干的基因是最重要的，躯干是身体的一部分，从头部一直延伸到尾部。有些物种会形成几乎没有躯干的幼虫，被称为“头幼虫”，并且可能早在所有有头有尾的动物的祖先中就存在了。在许多动物群体中，如我们和大多数脊椎动物，直接发育并从胚胎发生中形成一个小的成虫的进化要晚一些，因为形成躯干的基因在胚胎发生中被激活得更早，幼虫的特征逐渐丧失。 “我们希望该领域的其他研究人员将继续研究动物生命周期进化这一令人兴奋的话题，并为我们提出的假设提供进一步的证据，”该团队的合作者Andreas Hejnol博士说。 参考文献:Annelid functional genomics reveal the origins of bilaterian life cycles” by Francisco M. Martín-Zamora, Yan Liang, Kero Guynes, Allan M. Carrillo-Baltodano, Billie E. Davies, Rory D. Donnellan, Yongkai Tan, Giacomo Moggioli, Océane Seudre, Martin Tran, Kate Mortimer, Nicholas M. Luscombe, Andreas Hejnol, Ferdinand Marlétaz and José M. Martín-Durán, 25 January 2023, Nature. |
