巨型海洋生物的基因秘密終于揭曉

根據(jù)巴西坎皮納斯大學(xué)生物學(xué)研究所（IB-UNICAMP）科學(xué)家最近的一項(xiàng)研究，包括海豚、鯨魚(yú)和鼠海豚在內(nèi)的鯨類(lèi)物種之間的巨大體型差異在很大程度上是由特定基因區(qū)域的活動(dòng)來(lái)解釋的。

藍(lán)鯨 （Balaenoptera musculus 鱗翅目），例如，可以長(zhǎng)到30米（98英尺）長(zhǎng)的巨型海豚，而寬吻海豚（Tursiops truncatus 蒺藜）通常不超過(guò) 3.5 米。這項(xiàng)新研究不僅有助于解釋這些巨大的尺寸差異，而且還可能取得進(jìn)展癌癥治療。

研究人員研究了DNA序列，該序列位于編碼蛋白質(zhì)的基因部分之前，稱(chēng)為啟動(dòng)子區(qū)域.檢查一種稱(chēng)為NCAPG公司揭示了鯨類(lèi)動(dòng)物之間有趣的關(guān)系。

更重要的是，所鑒定的調(diào)控序列可能在管理適應(yīng)大規(guī)模生長(zhǎng)的動(dòng)物細(xì)胞的任何失控增殖中發(fā)揮作用。

鯨類(lèi)動(dòng)物分為兩類(lèi);神秘的，包括所有須鯨，如座頭鯨，以及Odontoceti，其中包括有牙齒的鯨魚(yú)，如抹香鯨和海豚。然而，盡管有如此獨(dú)特的進(jìn)化分類(lèi)，整個(gè)水生哺乳動(dòng)物群可以以另一種方式劃分。

“我們?cè)诨虻膯?dòng)子區(qū)域發(fā)現(xiàn)了NCAPG公司長(zhǎng)度大于或小于 10 米的人之間的劃分——巨人和非巨人，”說(shuō)費(fèi)利佩·席爾瓦（Felipe Silva），新論文的第一作者，IB-UNICAMP的遺傳學(xué)家。

以前的研究由同一組人透露，NCAPG公司基因似乎受到巨型鯨類(lèi)動(dòng)物進(jìn)化的青睞。關(guān)于該基因啟動(dòng)子和編碼區(qū)域的新發(fā)現(xiàn)表明，它在導(dǎo)致鯨類(lèi)動(dòng)物長(zhǎng)到巨大尺寸方面起著重要作用。

基因活性很大程度上取決于啟動(dòng)子區(qū)域，啟動(dòng)子區(qū)域就像基因表達(dá)的調(diào)節(jié)劑。席爾瓦和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在巨型鯨類(lèi)動(dòng)物的特定啟動(dòng)子的要求下，大小控制蛋白在巨型鯨類(lèi)動(dòng)物中更活躍。相比之下，長(zhǎng)度小于10米的鯨類(lèi)動(dòng)物具有相同的基因作為抑制劑，限制了這些蛋白質(zhì)的產(chǎn)生，從而限制了動(dòng)物的大小。

“我們的研究結(jié)果并沒(méi)有改變?cè)撔〗M的進(jìn)化樹(shù)，但構(gòu)成了巨大的體型具有基因組基礎(chǔ)的新證據(jù)。說(shuō)來(lái)自IB-UNICAMP的遺傳學(xué)家Mariana Nery。

調(diào)節(jié)體型的蛋白質(zhì)在巨型鯨類(lèi)動(dòng)物中更活躍，這解釋了為什么抹香鯨（Physeter macrocephalus 大頭藻），它是巨大的，但有牙齒，與同樣巨大但沒(méi)有牙齒的 Mysticeti 關(guān)系更密切。

這些相同的基因是10米以下鯨類(lèi)動(dòng)物的抑制劑，這解釋了8.8米長(zhǎng)的無(wú)齒普通小須鯨（Balaenoptera acutorostrata 鱗翅目）和其他有齒的非巨型鯨類(lèi)動(dòng)物。

“對(duì)其他基因的分析證實(shí)了進(jìn)化上建立的群體，”Nery說(shuō)解釋，“這意味著小須鯨和抹香鯨的特征可能是趨同的適應(yīng)——相似的特征通過(guò)不同的途徑在不同的群體中獨(dú)立進(jìn)化。

盡管在具有大量細(xì)胞的動(dòng)物中預(yù)期會(huì)出現(xiàn)腫瘤，但巨型鯨類(lèi)動(dòng)物表現(xiàn)出異常的癌癥發(fā)病率低.

然后，研究人員分析了四個(gè)基因的調(diào)控區(qū)域，這些基因具有以前有研究了他們的蛋白質(zhì)編碼序列。非編碼序列，包括啟動(dòng)子和增強(qiáng)子等調(diào)節(jié)元件，在協(xié)調(diào)基因表達(dá)的時(shí)間和位置方面發(fā)揮作用。

“分析這些鯨類(lèi)動(dòng)物基因組的編碼和非編碼部分很重要，因?yàn)閮烧叨急蛔C明對(duì)這些特征很重要，這些特征在這些動(dòng)物中進(jìn)化得非?？?，正如分析所顯示的那樣，”席爾瓦解釋.

研究小組推測(cè)，這些調(diào)節(jié)區(qū)域不僅可能對(duì)鯨類(lèi)動(dòng)物的大小產(chǎn)生影響，而且可能影響它們抑制癌癥的能力。

“人類(lèi)也有這些基因，所以了解更多關(guān)于它們?nèi)绾我种七@些動(dòng)物腫瘤形成的信息會(huì)很有趣。說(shuō)尼里。

“例如，這些知識(shí)可以通過(guò)激活或抑制基因組的特定區(qū)域來(lái)幫助開(kāi)發(fā)未來(lái)的癌癥治療方法。

該研究已發(fā)表在BMC 生態(tài)與進(jìn)化.

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