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水蚤:一种拥有强大基因组的微型甲壳类动物

探索水蚤基因组,揭示了 30,907 个对适应环境压力至关重要的基因。了解是什么让淡水溞(Daphnia pulex)如此独特。

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考虑到基因组革命之后,有如此多的物种的DNA已被测序,科学家们对一种微小的淡水甲壳类动物如此兴奋,这可能会令人惊讶。但这种水蚤很特别:它的基因组包含惊人的 30,907 个基因——这是迄今为止在动物身上发现最多的基因,比人类多约 8,000 个。

具有大量前所未见的基因……。“三分之一以上的基因在任何其他生物体中都未被记录——换句话说,它们对科学来说是全新的,”合著者、印第安纳大学伯明顿分校生物学系科学家 Don Gilbert 说。[Discovery News]

根据《科学》杂志上发表的研究的合著者 John Colbourne 说:

那些前所未见的基因并非无用之物,而是对甲壳类动物应对环境变化的基因组中最重要的一些基因。

该甲壳类动物并非所有基因在任何时候都处于活跃状态。相反,很大一部分基因会随着水蚤环境的变化而开启或关闭。Colbourne 说,它们“或多或少是环境特异性的”。尽管它们“编码的是相同的蛋白质,但根据你将动物暴露于何种环境压力下,它们的表达方式不同。” [Scientific American]

这些新基因如此具有响应性这一事实,为深入研究它们的功能打开了令人兴奋的可能性。

甲壳类动物还可以进行自我克隆,因此生态学家将能够将基因完全相同的单个水蚤暴露于不同的环境压力,并追踪其基因表达的变化。进化生物学家 Dieter Ebert,柏林高等研究所访问学者说:“我们正在进入一个可以有效地进行‘双胞胎研究’的阶段——这是一种直到现在才可能实现的复杂策略。” [Nature]

这种小生物也可能成为科学测试中有用的“人类替身”。它庞大的基因组

包含许多也存在于人类中的基因;事实上,它与人类共享的基因比已知任何其他节肢动物都多。对于水蚤来说,这可不赖。而且,实际上,“水蚤”这个名字是错误的。淡水溞(Daphnia pulex)的俗名来源于这种半透明的生物经常呈现深红色,像吸血鬼一样。然而,它根本不是跳蚤。

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事实上,Colbourne 说,D. pulex 是一种滤食性甲壳类动物,而不是跳蚤。早期的标本是红色的,因为这种动物能够惊人地根据环境改变身体。红色的水蚤并非吸血鬼;它们产生更多的血红蛋白,这种蛋白质能够结合氧气并使血液变红,因为它们生活在低氧水域。[LiveScience]

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图片:Science / AAAS

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