水蚤基因组最为复杂,可能有助于科学家研究生物对压力的反应

一种微小的、透明的水蚤是基因组学上 有史以来研究过的最复杂的生物Daphnia pulex 是第一个被测序基因组的甲壳类动物,其基因数量约为 31,000 个——比我们人类多 25%。

迄今为止测序的所有无脊椎动物基因组中,水蚤与我们的相似度最高,科学家希望这些共享的基因能帮助他们理解人类如何应对环境威胁。

据参与测序项目的科学家称,作为虾的近亲,水蚤是一个有趣的研究对象,因为它能根据压力发生变化——在捕食者威胁下,它可以长出刺、头盔或颈齿(是真的)。他们认为,庞大的基因数量与这些能力有关——其基因表达模式会根据环境而改变。由于其对污染物和环境变化的反应,它被比作现代矿井里的金丝雀。

现在科学家们知道了它的基因组是什么样的,并且它与人类共享许多基因,他们也可以开始研究环境对人类健康的影响。印第安纳大学环境健康系主任 James E. Klaunig 表示,水蚤将帮助科学家理解环境因素如何影响动物体内的细胞和分子过程。

它的基因组只有大约 2000 万个碱基,这使得基因组非常紧凑。水蚤三分之一以上的基因在其他任何生物体中都未曾见过,对科学来说是全新的。据今日发表该基因组测序研究的《科学》杂志报道,其中许多是重复基因,而这些基因对生态挑战的反应最强。

Christian Laforsch

复制的基因其行为出乎科学家意料,它们相当不像复制体——它们的功能变化得非常快。科学家们最初认为基因会保持相同的功能,然后随着年龄的增长变异成新的角色,但事实并非如此;它们似乎立即就改变了功能,可能是在复制时就改变了。这一现象产生了稳定的具有不同表达模式的基因库,从而通过自然选择保存了一些新的功能,新罕布什尔大学基因组学教授、合著者 Kelley Thomas 说道。

印第安纳大学公共与环境事务学院生物学家、合著者 Joseph Shaw 表示,所有这些可能有助于科学家理解包括我们在内的生物体如何应对环境变化。

他说道:“由于Daphnia 和人类之间有许多共享的基因,我们现在也将把Daphnia 用作替代模型,以解决与人类健康直接相关的问题。”

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丽贝卡·博伊尔是一位屡获殊荣的自由撰稿人,她撰写关于天文学、人畜共患病以及介于两者之间的各种主题的文章。她是《大西洋月刊》的特约撰稿人,她的作品经常出现在《大众科学》、《新科学家》、《FiveThirtyEight》、《连线》以及许多其他面向成人和儿童的出版物上。丽贝卡在科罗拉多州长大,离太空更近一英里,现在住在圣路易斯,靠近大陆两条最强大的河流的交汇处。

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