Science：基因組測序揭示電魚的驚人秘密
日期：2014-06-30 09:13:27
第一次，研究人員完成了對電鰻（electric eel）的基因組測序。研究發現揭示出了帶有發電器官的魚類如何在生命史中進化6次，實現體外發電的驚人秘密。
發表在最新一期《科學》（Science）雜志上的這項研究，闡明了被利用來進化出這些復雜的新奇器官的遺傳藍圖。密歇根州立大學、威斯康辛麥迪遜大學、德克薩斯大學奧斯汀分校和Systemix學院共同領導了這一研究。
研究的共同主要作者、密歇根州立大學動物學家Jason Gallant說：“這些在6個魚類種群中完全獨立進化的像發電器一樣的復雜結構，似乎共享了相同的遺傳工具箱，這真是令人感到興奮。利用基因組學，生物學家們開始了解到進化創造了來自同一原材料的相似結構，即便是生物體之間并沒有密切的親緣關系。”
在世界范圍內的6大譜系中有成百上千的電魚物種。它們的多樣性如此之大，以致達爾文都將電魚引為趨同進化的關鍵例子。趨同進化即是指進化上相距甚遠的動物，獨立進化出相似的性狀適應一種特殊的環境或生態微環境的現象。
所有的肌肉和神經細胞都有電位。簡單的肌肉收縮就可釋放很小的電壓。在1億到2億年前，一些魚的肌肉細胞進化為發電細胞，這些發電細胞按順序排列，能夠生成比肌肉細胞更高的電壓，開始放大電位。
論文的共同作者、威斯康辛麥迪遜大學研究生Lindsay Traeger說：“進化消除了肌肉細胞的收縮能力，改變了細胞膜上一些蛋白質的分布；現在發電細胞所做的就是推動離子跨越細胞膜生成大正電荷電流。”
“就像手電筒中串聯疊置的電池一樣，發電細胞的‘串聯排列’和每個細胞獨特的極性使得電壓得以累積，”威斯康辛麥迪遜大學生物化學家Michael Sussman說。
電鰻的體內包含數百萬這樣的“電池”，它們協同運作，同時放電。
新研究提供了世界上第一個電魚基因組組裝序列。它還確定了這些動物利用來生成發電器官的一些遺傳因子和發育信號通路，就電鰻而言，它的發電器官能夠傳送比來自標準家用電源插座的電流強數倍的電擊。其他一些電魚還利用電流來防衛、捕食、導航及通訊。
未來密歇根州立大學的研究將把焦點放在探究這些基因在發電器官發育中的作用上。
下一篇： Science揭示潛伏致癌病毒重激活之謎
