Bowfin基因组为Ray-Finned鱼类的进化提供了新的线索

弓鳍鱼(Amia calva是一种原产于北美洲的鳍状鱼。这一物种也被称为淡水角鲨、齿鲨和泥狗鱼,是一个进化之谜,因为它体现了祖先和高级鱼类特征的独特结合。在一项新的研究中,一个由密歇根州立大学已经开始通过对bowfin基因组的排序来解开这个谜。

bowfin (Amia calva)。图片来源:美国鱼类和野生动物管理局。

弓鳍鱼(Amia calva).图片来源:美国鱼类和野生动物管理局。

bowfin是一个曾经庞大的许多物种谱系中唯一幸存的成员,现在只能从化石中得知。

科学家们长期以来一直对弓鳍着迷,因为它结合了祖先的特征,比如肺状的呼吸和强健的鳍骨架,以及衍生出来的特征,比如简化的鳞片和缩小的尾巴。

Bowfin还占据了鱼类家谱中的一个关键位置,在那里坐落在最近出现的紧邻,一个大型和多样的群体之间,以及更多古代分支,包括鲟鱼,波特菲和Bichirs。

由于bowfin在鱼类家族树中的特殊位置,它可以帮助科学家了解现代鱼类是如何从它们的远古祖先进化而来的。

“这是第一次,我们有了bowfin的染色体水平基因组组装,”密歇根州立大学(Michigan State University)综合生物学系的资深作者英戈·布拉施(Ingo Braasch)博士说。raybetapp下载

“如果你把基因组想象成一本书,我们过去看到的就像是所有的书页被撕成碎片。现在,我们又把它们写进了书里。”

“这是非常重要的信息,原因有几个,首先是bowfin是查尔斯·达尔文所说的‘活化石’。”

“弓鳍鱼看起来像一种古老的鱼。这并不意味着弓鳍自古以来就没有进化,但它进化得比大多数鱼类都慢。”

“这意味着与今天的斑马鱼相比,bowfin与数亿年前鱼类和人类的最后祖先有更多的共同之处。”

斑马鱼是现代紧靠鱼类,是一个值得注意的例子,因为科学家被科学家广泛使用作为测试和制定人类健康理论的模型。有更多关于Bowfin的遗传信息有助于使斑马鱼更好的模型。

“很多关于人类健康和疾病的研究都是在模型生物上进行的,比如老鼠和斑马鱼,”同样来自密歇根州立大学综合生物学系的安德鲁·汤普森(Andrew Thompson)博士说。raybetapp下载

“但一旦你在斑马鱼身上发现了重要的基因和调控这些基因的元素,就很难在人类身上找到类似的基因了。”从斑马鱼到鳍鱼再到人类更容易。”

“例如,一个特别有趣的基因是一种用于发展bowfin的气囊的基因,这是鱼用来呼吸和储存空气的器官。”

科学家们认为,鱼和人类的最后一个共同祖先拥有像这样充满空气的器官,这是人类肺部的进化祖先。

该研究的作者发现,bowfin膀胱发育的特定遗传过程与已知的人类肺发育惊人的相似。

类似的过程也存在于现代硬骨鱼中,但在漫长的进化过程中被掩盖了。

“当你在斑马鱼身上寻找这种器官发育的人类遗传因素时,你找不到,因为硬骨鱼的进化速度更快,”汤普森博士说。

“它存在于现代鱼类中,但它是隐藏的,直到你在bowfin和gar身上看到它。”

通过研究褐雀鳝和bowfin的基因组,研究人员能够显示出这些与膀胱和肺形成有关的基因元素隐藏在现代硬骨鱼的哪些地方。

“你不希望把桥建在一个物种上。这一发现也加强了对进化史的暗示,”布拉西博士说。

“这是另一个谜团,表明鱼类和人类的共同祖先有一个充满空气的器官,并利用它在水面呼吸,非常类似于你在bowfin和gar中看到的。”

研究发表在期刊上自然遗传学

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a•汤普森.bowfin的基因组说明了ray- fin鳍鱼的发育进化。Nat麝猫, 2021年8月30日在线发布;doi: 10.1038 / s41588 - 021 - 00914 - y

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