我们可能终于知道为什么我们不像蝾螈和蟾蜍那样能重新长出肢体了

一群研究人员发现了一个与冷血动物再生肢体能力相关的基因。

为什么蝾螈和蟾蜍可以重新长出肢体,而我们却不行?新的基因研究或许能为这个进化问题提供答案。

通过操纵非洲爪蟾蝌蚪的基因,一群研究人员发现,再生肢体的能力(许多冷血动物都具备的特征)取决于动物是否携带一个特定基因。他们的研究结果在本周发表在《细胞报告》杂志上。

研究团队将这个基因命名为 c-Answer(cold-blooded animals specific wound epithelium receptor-like,即冷血动物特异性伤口上皮受体样基因的缩写)。他们认为,温血动物在从冷血进化到温血的过程中失去了这个基因。Shemyakin-Ovchinnikov 生物有机化学研究所的有机化学家、该研究的主要作者 Daria Korotkova 表示,这个基因在温血动物中的消失似乎导致了与头部大小相关的外观变化、大脑大小的变化,以及再生能力相对于冷血动物的丧失。

为了进行这项研究,她和她的合著者在两组蝌蚪中关闭或增强了 c-Answer 基因的功能,并观察了其结果。增强该基因后,蝌蚪的大脑生长和眼睛比普通蝌蚪更大,并且它们仍然能够再生肢体,即使在通常无法再生的“不应期”发育阶段也是如此。然而,当该基因被关闭时,蝌蚪则完全无法再生肢体,且大脑也更小。

找到 c-Answer 并非偶然:Korotkova 和她的团队使用计算机算法来确定哪些基因在多种鱼类、两栖类和爬行类动物的基因组中编码再生。然后,他们在温血物种(如鸭嘴兽、塔斯马尼亚恶魔、人类、小鼠和豚鼠)中寻找类似的 DNA 片段。最后,他们选择了一个在温血动物中缺失的、编码与愈合相关的蛋白质的基因,并使用 CRISPR 基因编辑技术在蝌蚪中增强或删除这些基因。

温血动物——鸟类和哺乳动物——完全不含 c-Answer 基因。这或许解释了为什么我们无法像我们冷血的远亲那样随意地重新长出肢体。研究人员还认为,我们在进化成温血动物时丢失的其他一些基因也与再生有关。

但是,这在进化历史上究竟意味着什么,仍在被理解中。Korotkova 表示:“一个基因的消失能引起如此剧烈的身体功能变化,这是出乎意料的。”她说,接下来,她和她的同事们希望更深入地研究该基因及其编码的蛋白质,并进一步探究它对大脑的影响。

虽然这项工作目前对人类健康没有直接影响,但其研究方法可能有助于其他研究人员更好地理解人类进化。“我们开发了一种算法和计算机程序,用于系统性地搜索在进化某个阶段丢失的基因,”研究人员写道。c-Answer 的发现表明这种方法是可行的。现在,只是需要利用它来进一步探究我们的进化历史。

 

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