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“活化石”澳大利亚肺鱼基因组测序完成 或揭示陆地生命进化线索

“活化石”澳大利亚肺鱼基因组测序完成 或揭示陆地生命进化线索

“活化石”澳大利亚肺鱼基因组测序完成 或揭示陆地生命进化线索

(神秘的地球uux.cn报道)据cnBeta:外媒New Atlas报道,基因组测序可以让科学家了解一个物种的大量信息,现在科学家们已经完成了世界上最奇怪、最有趣的动物之一—澳大利亚肺鱼的基因组测序。澳大利亚肺鱼被认为是“活化石”,它的基因组显示,其拥有迄今已测序所有动物最大的基因组。

澳大利亚肺鱼是世界上六种肺鱼之一,它是一种奇特的生物。顾名思义,它的背部有鳔(肺),可以让它呼吸空气,而且由于它的胸鳍和骨盆鳍肉质发达,可以像蝾螈一样在河床上“行走”。

在这两个特点的共同作用下,澳大利亚肺鱼喜欢爬出它在河流和淡水池中的家,冒险来到干燥的陆地上。它并不是真正的两栖动物,但已知它可以离开水生活几天--只要它的皮肤不至于太干。

这是进化史上最重要的步骤之一。大约在4.2亿年前的泥盆纪时期 ,当第一批动物从海洋中爬到干燥的陆地上时,澳大利亚肺鱼是这些先驱海洋生物最接近的近亲之一,而且由于它在1亿多年的进化过程中基本没有发生变化,因此它的基因组可能保留了对那个关键时期的了解。

所以欧洲的科学家们开始对这个完整的基因组进行测序。目前科学家已经对许多动物、植物和感兴趣的微生物进行了测序,包括人类、老鼠、蠕虫、蚊子、塔斯马尼亚虎、鲨鱼、苹果、西红柿、小麦、大麦和黑死病菌等。

结果发现,澳大利亚肺鱼的基因组是有史以来测序过的动物中最大的,包含约430亿个DNA碱基对。这超过人类基因组14倍,比之前的记录保持者--美西钝口螈的320亿个DNA碱基对超出不少。

研究小组发现,惊人的规模主要归结于重复。大约90%的肺鱼基因组是由重复序列组成的,这些序列在基因组中的位置会有变化。在这方面,研究小组表示,与其他鱼类相比,肺鱼其实更接近陆地脊椎动物。随着基因组的完全测序,研究人员能够确认,肺鱼是四足动物最接近的活体鱼类近亲,四足动物是绝对巨大的陆生动物群体,包含两栖类、爬行类、鸟类、哺乳类动物等。

科学家发现,控制肺鱼肺部胚胎发育的基因和人类的基因是一样的,这说明这两个物种的进化可以追溯到同一个起源。它们鳍部的骨骼发育也是由与我们手部相同的基因控制的。研究小组还发现了一些对陆地生活的基因组预适应。肺鱼的基因组在与空气呼吸、肢体发育、繁殖以及嗅觉能力有关的领域都有所扩展。总之,对澳大利亚肺鱼基因组的测序将有助于提高我们对进化史上最重要的过渡之一的理解。

该研究发表在《自然》杂志上。

相关报道:澳大利亚肺鱼拥有已测序最大动物基因组

(神秘的地球uux.cn报道)据科技日报:英国《新科学家》杂志网站18日报道,奥地利分子病理学研究所的科学家发现,澳大利亚肺鱼拥有迄今已测序所有动物最大的基因组,其基因组共包含430亿对碱基,超过人类基因组14倍。最新研究负责人齐格弗里德·斯克洛斯宁表示,此前最大已测序动物基因组来自墨西哥两栖动物美西螈。

在最新研究中,科学家们使用高性能计算机测序仪将肺鱼的基因组拼接起来。为解决测序仪可能造成的错误,研究人员使用了基因组的多个拷贝,每个拷贝都被分割成DNA小块。在对所有片段进行测序后,研究小组使用算法将片段重组成一个完整的基因组。斯克洛斯宁估计,得到结果需要计算机处理大约10万小时。

斯克洛斯宁说,澳大利亚肺鱼原产于昆士兰州东南部,该动物从水基生活方式过渡到陆基生活方式以来,其外貌几乎没有什么变化。

此前,科学家们并不清楚肺鱼和腔棘鱼(一种发现于印度洋和印度尼西亚周围的古老鱼类)谁与哺乳动物和鸟类等陆地脊椎动物的关系更密切。新基因组分析明确指出,肺鱼与四足动物的祖先关系更密切。腔棘鱼较早从这些动物中分化出来;而肺鱼在4.2亿年前才与这些动物分道扬镳。

斯克洛斯宁说:“为离开水,肺鱼需要适应陆地的生活方式,必须能呼吸空气,必须能闻到气味。肺鱼背部拥有一个肺,供其呼吸水面上的空气。”

在与肺和关节肢体的发育以及嗅探气味有关基因的数量方面,澳大利亚肺鱼与两栖动物相似。斯克洛斯宁说:“从基因组角度而言,澳大利亚肺鱼的基因组介于鱼类和陆地脊椎动物之间。”




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