代谢基因是促进鱼类从海洋到淡水栖息地的适应性辐射的关键因素之一

2019-07-30 16:01:13 来源: INeng财经

虽然我们中的许多人从鱼油中获取了我们的omega-3脂肪酸,但我们倾向于忽视鱼类需要它们和我们一样多的事实。现在的研究发表在杂志科学只是表明他们多么有用:“跳”与ω-3脂肪酸相关的基因,实际上可能是关键的鱼类物种进化蔓延和多样化。

跳跃基因是DNA序列,可以复制并粘贴到基因组的不同部分,它们可能是进化多样性的主要引擎。

其中最重要的ω-3脂肪酸是二十二碳六烯酸(DHA),是动物健康的必需化合物。DHA在海洋生态系统中很丰富,但在淡水环境中很少。在盐水中,构成鱼类食物的各种藻类产生DHA,但它也可以由鱼本身少量制造。

鉴于DHA的必要性,海水鱼类如何在淡水生态系统中殖民 - 这种情况在进化史上反复发生过?

主要作者日本静冈国立遗传学研究所和高等研究生院(SOKENDAI)的Asano Ishikawa以及国际科学家团队开始寻找答案。

研究小组指出,被称为三刺棘鱼(Gasterosteus aculeatus)的海水鱼在其进化过程中成功地在许多大陆成功定殖淡水栖息地。

相比之下,密切相关的日本海棘鱼(G. nipponicus )根本没有殖民这种环境。Ishikawa及其同事想知道为什么。

他们首先证明,当面对低DHA饮食时,三刺棒背可以比其相对高得多的速度存活。他们追溯到一种叫做脂肪酸去饱和酶2(Fads2)的代谢基因,它对合成ω-3至关重要。

他们随后发现的是,太平洋三刺棘鱼群有多个Fads2拷贝,而日本海棘蜥没有。这似乎表明更多的Fads2导致更高水平的DHA制造。

为了证实这一点,研究小组“制造了过度表达Fads2的转基因日本海羚羊 ”,结果证明在低DHA环境中存活率高于非工程对应物。

他们写道,总的来说,这些“数据表明较低的Fads2拷贝数可能是日本海棘colon对缺乏DHA的淡水生境的殖民化的一个限制因素。”

有趣的是,跳跃的基因,更恰当地称为转座子,可能是三刺棘刺基因组中Fads2重复的原因,因此它们能够适应淡水栖息地。

美国阿拉斯加大学的Jesse N. Weber和Wenfei Tong说,转座子“是可以插入自身的重复序列,以及它们之间的任何DNA,进入基因组的其他部分”。

在同一期“ 科学”杂志中,两人写道,Ishikawa及其同事发现“转座子是Fads2在不同淡水棘背群体中多次独立重复的原因 ”。

除此之外,该团队还确定了具有淡水种群的鳍鳍鱼(Actinopterygii类)的Fads2的多个拷贝。这表明Fads2在进化过程中扮演着更广泛和更重要的角色。

这种代谢基因可能是促进鱼类从海洋到淡水栖息地的适应性辐射的关键因素之一。

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