沐鸣注册: 鲸和蝙蝠

 
 
 
科学家们发现了利用回声定位的物种之间的遗传相似性。
 
根据这项新研究,像回声定位这样的进化适应,是由不相关的物种共享的,部分原因是相同的、独立获得的基因变化。
 
以昆虫为食的蝙蝠在黑暗中毫不费力地导航和海豚和虎鲸吞噬猎物在浑水,一部分要归功于他在特定的一组18基因的变化发展的耳蜗ganglion-a群神经传送声音从耳朵到大脑,根据新的研究。
 
令人惊讶的是,这些非常不同的物种进化他们独特的能够使用声波导航和识别障碍和有意思的建议,他们是蚊子还是小鱼,在一定程度上通过收购genomes-mutations不共享的其他相同的突变,像座头鲸更密切相关的物种,而耐心地筛磷虾的海洋,或果蝠,寻求固定,yummy-smelling零食。
 
这一发现解决了一个长期存在的生物学争论,即回声定位的蝙蝠和鲸鱼是否独立地经历了许多类似的基因组变化,以实现相同的目标。研究人员说,这也为进一步了解各种人类疾病的分子基础打开了大门,这些疾病包括耳聋、高胆固醇引起的皮肤损伤和高原反应。
 
”不仅是惊人的,看看这些非常不同的物种为自己雕刻自己的进化领域通过独立获得类似的基因变化,这是有利于我们理解我们自己的生理机能和发展,”吉尔Bejerano说,副教授发育生物学,计算机科学,儿科,斯坦福大学生物医学数据的科学。
 
“发展生物学家一直想知道,在最基本的层面上,外部相同的物种——比如使用回声定位的物种——内部是否相同。也就是说,它们是通过类似的分子变化获得这些特征的吗?现在我们知道,这不仅在某些时候是正确的,而且许多变化发生在基因组的编码区域。这很奇妙。”
 
贝热拉诺是《美国国家科学院院刊》上这项研究的资深作者。
 
一种对基因组进行排序的新方法
 
虽然耳蜗神经节在之前的声音定位技术中被称为回声定位,沐鸣注册但过去的研究主要依赖于研究人员的直觉来识别可能的遗传玩家,这是基于对他们功能的先验知识——一种“灯柱下找不到钥匙”的方法。这些研究表明,只有四个与听力有关的基因发生了一些负责任的突变。
 
相比之下,斯坦福大学的研究人员开发了一种无偏倚的方法来筛选整个基因组序列,并聚焦具有不同寻常能力或特征的动物共有的协同遗传变化。
 
他们利用这项技术来识别基因,这些基因不仅与回声定位有关,而且还与其他一些基因有关,这些基因对海牛和虎鲸等水生哺乳动物特殊皮肤的发育,或对高原动物(如鼠兔和羊驼)肺容量和功能的增强至关重要。
 
研究人员开发的这项技术可能会为生物学家打开数不清的大门,帮助他们寻找其他适应性特征的基因基础。这些发现也回答了另一个在发育生物学上备受争议的问题。
贝杰拉诺说:“长期以来,生物学家一直想知道,重要的进化变化是否能够通过相关物种之间非常相似的基因序列的变化而发生。”
 
“这些基因通常控制着身体不同组织的多种功能,所以即使是很小的改变似乎也很难实现。”但我们发现,不仅这些非常不同的物种共享特定的基因变化,而且这些变化也发生在编码序列中。”
 
回声定位和耳蜗神经节
 
贝热拉诺和他的同事们通过寻找具有共同特征的动物的DNA变化的实例来发展这项技术。例如,为了分析回声定位的进化,他们比较了蝙蝠回声定位的基因序列和那些没有回声定位的巨型动物的基因序列,以及海豚、虎鲸等齿鲸类和有偶蹄的陆地哺乳动物的基因序列。(在研究期间,还没有获得非回声定位鲸鱼的全基因组序列。)
 
研究人员寻找基因的DNA序列独立改变编码氨基酸的例子,尽管在回声物种中相同,但在大多数哺乳动物中不同的位置发现的氨基酸。
 
然后,他们设计了一种方法来确定这些变化是否比预期的更频繁地发生在被预测具有类似功能的特定基因群中。哺乳动物中大约有4000组基因影响多种组织的发育和功能。
 
值得注意的是,研究人员发现他们的无偏分析集中在作为回声哺乳动物中最受影响的单一组织的耳蜗神经节上。特别是,在18个已知参与耳蜗神经节发育的基因中发生了25个“聚合”氨基酸变化。在过去的回声定位研究中,25个变化中只有2个是预先确定的。
 
“将耳蜗神经节——一个真正的回声定位发展的典范——从一顶包含4000多个可能的基因集的帽子中拉出来,仅仅基于基因组序列,是相当惊人的,”Bejerano说。“你从不可知论地检查所有这些不同的群体到爆炸,你有一个首要的嫌疑人立即跳到顶部。”
 
最后,科学家们对数据进行了更深入的挖掘,沐鸣注册以确保他们的工具不会错误地识别出不同动物已经退化的实例,或者当它们不再被环境要求时放弃某些特征的实例。为了做到这一点,他们检测了不同地下鼹鼠的整个基因组序列,这些鼹鼠在黑暗的地下生活了几千年之后失去了视力。