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新西兰的研究揭开了鱼类性变化的秘密

奥塔哥大学主导的一项研究预示着我们对自然界中最令人吃惊的变化之一的理解 - 在大约500种鱼类中发生的完全逆转性行为。

共同主要作者,新西兰解剖学系Erica Todd博士说,我们中的许多人都认为我们的生理性别在出生时是固定的。然而,许多鱼类,例如来自海底总动员的小丑鱼,来自蓝色星球II的小丑鱼和加勒比蓝头濑鱼,通常会在成年期改变它们的性别,作为其生命周期的自然部分。

“大多数蓝头鲸鱼都是以女性的身份开始生活,但可以在以后的某个时间改变性别,成为男性 - 这个过程从开始到结束只需要10-21天。

“当一个占优势的男性从一个社会群体中消失时,最大的女性在10天内变成了一个可育的男性。女性在几分钟内开始这种转变,首先改变颜色并展示男性行为。她的卵巢然后开始退化并完全消退功能性睾丸在其位置上生长。

托德博士说:“这种惊人的转变如何在遗传水平上发挥作用一直是个谜。”

利用最新的遗传方法,高通量RNA测序和表观遗传分析,研究人员发现了特定基因何时以及如何在大脑和性腺中被关闭和开启,从而可以发生性别变化。

“我们的研究表明性变化涉及性腺的完整遗传重新布线。我们发现维持卵巢所需的基因首先被关闭,然后一个新的遗传途径稳定地开启以促进睾丸的形成。”

这种连锁反应开始于一个叫做芳香酶的基因,它负责制造雌性荷尔蒙雌激素。引起芳香酶关闭的原因尚不清楚,但由于失去现有优势雄性而导致的社会变化压力可能是关闭维持卵巢的遗传途径的重要信号。

共同主要作者博士候选人Oscar Ortega-Recalde也是解剖学系的负责人,他表示,通过改变细胞“记忆”,这种惊人的转变也是可能的。

“在鱼类和其他脊椎动物中,包括人类,细胞在DNA上使用化学标记来控制基因表达并记住它们在体内的特定功能。我们的研究很重要,因为它表明性变化涉及这些化学标记的深刻变化,例如芳香酶基因,从而将性腺中的细胞记忆重新编程为雄性命运,“他说。

由于许多对鱼类性发育很重要的基因在其他动物中也很重要,因此该团队的发现对人类具有实际应用价值。

“了解鱼类如何改变性别可能会告诉我们更多关于复杂的基因网络如何相互作用以确定和维持性别,不仅在鱼类中,而且在脊椎动物中也是如此,”托德博士说。

蓝头濑鱼的卵巢可以转化为新睾丸的“显着”速度也开启了组织和器官工程应用的可能性,对医学科学具有潜在的益处。

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