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有袋动物的妈妈在牛奶中表达胎盘基因

现代母亲,无论是人类还是老鼠,都可能因嫉妒有袋动物而受到宽恕。在怀孕几天而不是几个月之后怀孕,而不是忍受长期怀孕和相对发育良好 - 相对较大 - 的婴儿的出生,袋鼠,小袋鼠及其同类幸福地弹出后代。

这些微小的,几乎没有形状的生物然后以自己无畏的方式直到母亲的小袋,以礼貌的方式和有时长达一年的护理。

几十年来,研究人员认为,这种从子宫中过早驱逐对胎盘的作用很小或没有,这在大多数哺乳动物中与母亲和胎儿的生理过程紧密相连,以支持胎儿的许多发育阶段。这些哺乳动物被称为eutherian哺乳动物,以区别于进化上遥远的有袋动物。然而,在过去十年左右的时间里,很明显有袋动物确实运用了这个重要器官的基本版本。

现在,斯坦福大学医学院和澳大利亚墨尔本大学的研究人员已经合作研究了有袋类动物已经发展出一种聪明的技巧来支持他们缩短怀孕期和长期哺乳期的需要。简而言之,雌性有袋动物表达对胎儿发育很重要的基因,这些基因通常在乳腺中的eutherian胎盘的后期发现 - 而是一种从子宫到乳头的发育指挥棒,适合它们独特的稀树草原跳跃生活方式。

斯坦福大学遗传学教授朱莉贝克博士说:“这项研究基本上表明胎盘虽然在有袋动物中看起来非常不同,却具有许多eutherian的功能。”“每只动物都提出了自己独特的策略来提供胎盘的功能,考虑到它们居住的地方,它们有多少后代以及它们吃什么。但实际功能非常保守。”

Baker是该研究的高级作者,该研究将于9月12日在eLife上与墨尔本大学动物学教授Marilyn Renfree博士一起在线发表。主要作者是斯坦福大学的研究生Michael Guernsey。

一只小袋鼠

根西岛和贝克研究了澳大利亚原产的tammar小袋鼠的胎盘。对于有趣的天真,它就像一只小袋鼠。雄性体重不超过20磅,高约18英寸。它在夜间匆匆忙忙地觅食。tammar小袋鼠怀孕只持续26.5天,之后年轻人爬进小袋并在接下来的300到350天内完成护理。

小袋鼠的胎盘看似简单。

“只有两种主要的组织类型,”根西岛说,“一个负责营养物分配,另一个负责呼吸。我们想知道在eutherian胎盘中发现的哪些基因产物也存在于有袋动物的胎盘中,以及它们在哪里相反,哪些eutherian标记可能会丢失?“

相比之下,eutherian胎盘非常复杂,包括母体和胎儿组织。

根西岛研究了小袋鼠胎盘中的RNA转录本,并将其与胎儿发育不同阶段的真实哺乳动物中的RNA转录物进行了比较。他发现,在动物短暂怀孕的最后几天,有袋动物胎盘中的基因表达模式会发生动态,快速的变化,在此期间,胎盘会产生已知在eutherian发育早期阶段重要的蛋白质。

“所有小袋鼠的基因表达时间点与早期的eutherian胎盘中发现的最相似,”根西岛说。“但是,eutherian胎盘的晚期功能何去何从?”

牛奶的变化

关键可能在于动物牛奶的复杂构成,其成分的变化可以满足不断增长的袋装幼儿的需求。它是如此有效,将婴儿放入母亲的小袋中,母亲一直在护理一个发育能力更强的婴儿,这使得新手大大加强,增加其头部大小和体重,并且比年龄相匹配的同龄人增加皮毛厚度。

为了研究有袋动物胎盘与哺乳期间产生的乳汁之间的关系,研究人员研究了77种基因,这些基因的表达在tammar胎盘,eutherian胎盘和tammar乳腺中共享,但不是小鼠乳腺。

他们发现的许多基因与营养转运有关。另一种称为GCM1的是对于eutherian胎盘功能必不可少的转录因子。

“这是哺乳动物胎盘外第一个记录的GCM1表达,”Baker说。“我们正在学习的是,有袋动物的胎盘在发育的早期阶段就像在eutherians中一样发挥作用,但是晚期的eutherian胎盘基因的表达反而发生在乳腺中。所以很明显,尽管人类的胎盘,奶牛或老鼠与有袋动物的特征完全不同,动物以不同的方式履行相同的必要功能。“

“基本上,我们试图了解胎盘是如何进化的,”根西岛说。“这是一个难以回答的问题。我们发现我们也可以开始识别其他物种中的基本胎盘,如蜥蜴和鱼类。看看在这个完全不同的进化景观中,这些功能是否真的很有趣。仍然以对那种动物有意义的方式保存。“

斯坦福大学博士后学者Guillaume Cornelis博士也是该研究的合着者。

该研究得到了国家科学基金会,贝里基金会和澳大利亚研究委员会的支持。

斯坦福大学的遗传学系也支持这项工作。

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