細菌對所有動物的健康至關(guān)重要，在動物及其組織的進化中也起著重要作用。為了了解動物如何隨著時間的推移與細菌共同進化，研究人員轉(zhuǎn)向夏威夷短尾烏賊。
在本周發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上的一項新研究中，由UConn分子和細胞生物學(xué)副教授斯潘塞尼霍姆領(lǐng)導(dǎo)的國際研究小組對這種小魷魚的基因組進行了測序，以確定其在共生中獨特的進化足跡。產(chǎn)生如何遏制細菌線索的器官特別適合這種伙伴關(guān)系。
第一個魷魚基因組測序由尼霍姆、佛羅里達大學(xué)的杰米福斯特、維也納大學(xué)的奧列格西馬科夫和夏威夷大學(xué)的邁赫迪貝爾凱德完成。比如團隊發(fā)現(xiàn)了一些驚喜，那就是夏威夷短尾魷魚的基因組大小是人類基因組的1.5倍。
通過比較E. scolopes和它的近親章魚的基因組，研究人員發(fā)現(xiàn)章魚和夏威夷短尾魷魚的共同祖先經(jīng)歷了一次重大的基因改造、重組，基因組尺寸增大。這種“升級”可能會讓頭足類動物更容易增加復(fù)雜性，包括含有細菌的新器官。
尼霍姆說：“夏威夷短尾魷魚已經(jīng)成為研究共生現(xiàn)象30多年的模式生物?！皳碛谢蚪M將有助于研究這些相互作用的研究人員，以及研究生物學(xué)不同領(lǐng)域(如動物發(fā)育和比較進化)的研究人員?！?
許多動物的器官都含有細菌。人體腸道含有數(shù)萬億個細菌，這些細菌在消化、免疫功能和整體健康方面發(fā)揮著重要作用。了解如何通過識別幫助動物與細菌合作的基因來維持這些關(guān)系，為進一步了解人體提供了基礎(chǔ)。夏威夷短尾魷魚是鑒定這些基因的絕佳模型，因為它與有益微生物具有共生關(guān)系，被許多科學(xué)家用來研究細菌和動物之間的交流。
夏威夷短尾魷魚有兩種不同的共生器官，研究人員可以證明這些器官在進化過程中有不同的路徑。這種特殊種類的魷魚有一個發(fā)光器官，其中包含一種發(fā)光或生物發(fā)光的細菌，這使魷魚能夠從捕食者那里暴露自己。在過去的某個時候，一個重大的“重復(fù)事件”發(fā)生了，這導(dǎo)致了通常存在于眼睛中的基因的重復(fù)拷貝。這些基因使魷魚能夠控制細菌產(chǎn)生的光。
另一個發(fā)現(xiàn)是，在輔助腺體中，一個雌性生殖器官富含基因，這些基因是“孤兒基因”或只在短尾魷魚中發(fā)現(xiàn)但在其他生物中沒有的基因。
西馬科夫說：“魷魚和章魚表現(xiàn)出非常獨特的基因組結(jié)構(gòu)，這與其他任何動物都不同。"這證實了之前關(guān)于它們不同尋常的性質(zhì)和復(fù)雜性的報道."
福斯特指出，梳理這些異常復(fù)雜的細節(jié)，直接適用于研究其他細菌/動物的關(guān)系。
“微生物是動物及其組織進化的主要驅(qū)動因素，”她說。“我們的研究結(jié)果將有助于確定那些含有動物微生物的組織的‘起源故事’，并將有助于梳理動物體內(nèi)這些不同類型創(chuàng)新的可能遺傳過程?！?
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