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掌握鲨鱼缓慢但独特的进化

日本RIKEN生物系统动力学研究中心(BDR)的科学家与其他日本研究所和水族馆合作,首次解码了两种鲨鱼物种的全基因组,并改进了之前发布的鲸鲨基因组序列。通过分析基因组并将其与其他脊椎动物物种进行比较,他们构建了对其独特生命历史和进化路径的概述。这项工作发表在Nature Ecology and Evolution上。

基因组测序的进展使得比较不同物种的基因组成为可能,让我们深入了解它们的进化历史和特征。虽然可以获得许多生物的数据,但迄今为止,鲨鱼的基因组测序受到其巨大的基因组的阻碍,这些基因组甚至比人类基因组更大。值得注意的例外是大象鲨,虽然严格来说这种鱼并非专业归类为真正的鲨鱼。

鲨鱼有许多独特的特征,包括它们的身体结构,生殖系统,感知方式和极端的长寿 - 鲨鱼物种已经存在超过三个世纪。完全解码的鲨鱼基因组将为研究提供巨大帮助,旨在发现这些品质的分子基础。考虑到这一最终目标,由RIKEN BDR的Shigehiro Kuraku领导的研究小组使用尖端DNA测序技术和比较生物信息学分析了鲨鱼基因组,这些技术能够处理千兆碱基序列。他们选择了两种主要种类 - 褐带竹鲨和阴天猫鲨 - 因为它们可以在水族箱中养殖,因此可以相对容易地不断获得活体标本。他们还进行了改进的鲸鲨基因组装配,

关于鲨鱼的谜题之一就是为什么他们的基因组如此之大。该团队发现,大的基因组大小是由于重复元素的大量插入。与此同时,鲨鱼基因组的发展缓慢,这意味着它们保留了许多祖先的基因库,可以被认为是基因组意义上的“活化石”。

研究小组发现,鲨鱼具有调节生长,繁殖和体内平衡的人类基因,如肥胖,食欲和睡眠,表明我们的基础生理分子机器的元素已存在超过4.5亿年,在鲨鱼分裂之前我们共同的祖先。

新解码的鲨鱼基因组已经提供了许多见解,包括与视觉功能相关的见解。研究人员分析了鲸鲨中视觉色素的光吸收,发现它的视紫红质色素被调整为感知相对较短波长的光 - 接近480纳米 - 可以穿透深海水。竹鲨的近亲并不是这样,研究人员推测,改变后的视紫红质功能与鲸鲨的独特生活方式有关,鲸鲨在不靠近水面时会潜入约2000米。这一发现是通过使用合成材料结合DNA序列分析和实验室工作来实现的,但没有动物实验。

该团队还表明,所有三种被分析的鲨鱼物种都具有相对较少的嗅觉受体基因,这意味着它们依赖于其他系统,例如感应电磁场,用于导航。

“我们的研究结果将填补动物基因组生物学的长期空白,也将帮助我们更好地了解鲨鱼的新陈代谢,生殖周期和健康监测,”冲绳的作者兼副主任佐藤圭一说。美丽海水族馆。“这种理解应有助于保护海洋环境以及水族馆的可持续畜牧业和展览,让每个人都能近距离体验生物多样性。”

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