《Nature | 盲鳗基因组与脊椎动物的进化》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-01-29
  • 2024年1月23日,伦敦大学学院等机构的研究人员在杂志Nature上发表了题为The hagfish genome and the evolution of vertebrates的文章。

    作为唯一幸存的无颌鱼类谱系,盲鳗和七鳃鳗为早期脊椎动物进化提供了关键窗口。本文研究了脊椎动物全基因组复制和程序性DNA消除的复杂历史,时间和功能作用,基于棕色盲鳗Eptatretus atami的染色体规模基因组序列。结合来自同源和系统发育分析的证据,研究人员建立了脊椎动物基因组进化的全面图景,包括早于早寒武纪环口-颌骨分裂的自体四倍体化(1RV),随后是寒武纪中晚期的同种异体-四倍体化(2RJV)和环体中延长的寒武纪-奥陶纪六倍体化(2RCY)。随后,盲鳗经历了广泛的基因组变化,染色体融合伴随着器官系统(眼睛、破骨细胞)所必需的基因的丧失,部分原因是它们的身体计划简化。

    最后,研究人员表征了盲鳗中的程序性DNA消除,鉴定了在早期发育过程中从体细胞谱系中删除的蛋白质编码基因和重复元件。这些种系特异性基因的消除提供了一种通过抑制种系/多能性功能来解决体细胞和种系之间遗传冲突的机制,这与七鳃鳗的发现相似。重建脊椎动物早期基因组历史为进一步探索环状体和有颌脊椎动物进化提供了有价值的框架。

相关报告
  • 《Nature | 脊椎动物早期交感神经元的神经嵴起源》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-04-21
    • 2024年4月17日,加州理工学院的研究人员在Nature发表题为Neural crest origin of sympathetic neurons at the dawn of vertebrates的文章。 神经嵴是脊椎动物独有的胚胎干细胞群,它的扩张和多样化被认为促进了脊椎动物的进化,使新的细胞类型和结构(如颌骨和周围神经节)得以出现。尽管无颌脊椎动物也有感觉神经节,但传统观点认为,躯干交感神经链神经节只在有颌脊椎动物中出现。 与此相反,该研究报告了现存无颌脊椎动物海鳗(Petromyzon marinus)体内存在躯干交感神经元。这些神经元产生于背主动脉附近的交感母细胞,它们通过与无颌脊椎动物同源的转录程序进行去肾上腺素能规范化。灯鱼交感母细胞分布在心外间隙,并沿着躯干的长度呈双侧流延伸,表达儿茶酚胺生物合成途径中的酪氨酸羟化酶和多巴胺β-羟化酶。CM-DiI 系谱追踪分析进一步证实,这些细胞来自主干神经嵴。对分离的羊膜腔躯干交感母细胞进行的 RNA 测序显示了交感神经元功能的基因特征。 该研究结果挑战了认为交感神经节是裸盖虫创新的普遍教条,而表明晚发育的初级交感神经系统可能是最早脊椎动物的特征。
  • 《章鱼基因组和头足类动物的进化神经形态新颖之处》

    • 来源专题:转基因生物新品种培育
    • 编译者:雷洁
    • 发布时间:2015-09-16
    • 章鱼属于软体动物门头足纲,它的“伙伴”还包括鱿鱼和墨鱼,都是有着丰富而复杂行为的积极捕食者。在无脊椎动物当中,它们拥有多个引人注目的形态特征——如照相机般的眼睛,可抓握的腕足和一种复杂的变色系统。同时,它们的神经系统是最大的——章鱼大脑中有5亿个神经元,身上还包括非常敏感的化学和触觉感受器。这种独特的神经构造使其具有超过一般动物的思维能力,也使头足纲的基因组堪称庞大而繁复,为其进行测序和组装都很有挑战性。 为了了解头足纲的大脑的分子基础和它们身体上的特殊特征,美国芝加哥大学的卡洛琳·阿尔博廷和她的研究团队,此次对加州双斑蛸(Octopus bimaculoides)进行了基因组和多个转录组的测序。研究中他们发现,章鱼的发育以及和神经元相关的基因,与在其它无脊椎动物中发现的大致类似,只排除了两个以往认为只在脊椎动物中才会被扩增的基因家族。 研究人员还发现了几百个头足纲特有基因,它们在章鱼特定的功能中表达水平有所提升,包括其独特的皮肤、吸盘和复杂的神经系统。这些章鱼特有的功能以前曾被认为是由全基因组复制所导致,但是此次研究人员虽然也发现了大规模基因组重排的现象,却没有找到任何证据可以证明以往的观点。