研究人员探索盲鳗基因组重建脊椎动物早期基因组历史

肯塔基大学的一组研究人员与其他四个国家的科学家合作进行的一项研究已发表在《自然》杂志上。他们的研究标题为“盲鳗基因组和脊椎动物的进化”。

艺术与科学学院生物系教授杰拉米·史密斯博士与一个国际研究小组合作，拼凑盲鳗基因组，更好地了解脊椎动物的早期进化。

盲鳗是一种无颌鱼，通常生活在远离阳光的深海水域。它们是在海洋生态系统中发挥重要作用的清道夫。这些奇怪的生物可能以其产生大量粘液来保护自己免受掠食者侵害的能力而闻名。盲鳗和七鳃鳗是唯一幸存的无颌鱼类。

这些不寻常的鱼对科学有何贡献?他们的遗传物质帮助史密斯等研究人员以及博士后学者娜塔莉亚·蒂莫舍夫斯基博士和弗拉基米尔·蒂莫舍夫斯基博士拼凑出脊椎动物基因组进化的全面图景，并提高了我们对大量基因如何与我们自己的基因组诞生了。

这项工作扩展了史密斯之前对七鳃鳗基因组的研究。

“在这个项目中，我们分析了褐盲鳗的基因组，以帮助解决有关早期脊椎动物进化的一些难题，”史密斯说。 “我们知道它伴随着一系列古老的多倍化事件——一种基因变化，其中比通常的两组染色体最终进入细胞。”

通过观察棕色盲鳗，研究人员能够解决基因组复制事件的新细节，该事件早于约 5 亿年前的现代脊椎动物(有脊椎或脊柱的动物)的起源，包括有颌和无颌脊椎动物。

研究小组还比较了盲鳗和七鳃鳗的基因组，指出了这两种无颌鱼之间的基因变化以及盲鳗独特的生物学特性。

“随着时间的推移，盲鳗失去了与眼睛和软骨等发育器官相关的基因，”史密斯说。 “然而，我们看到盲鳗还扩展了一些基因家族，包括产生粘液的基因。”

史密斯说，由于盲鳗在数百万年前就进化了，研究进化史或系统发育学的传统方法并没有给研究人员提供他们所寻求的答案。

史密斯说： “我们使用盲鳗基因组和一种专注于染色体规模系统发育的新方法来完全解决古代脊椎动物多倍体的历史。” “在此过程中，我们还首次鉴定了盲鳗‘程序性DNA消除’中也受到自然形式的基因工程调节的基因集合，其中一些基因在发育过程中被删除。

史密斯说：“重建脊椎动物的早期基因组历史为了解人类和其他动物的大多数基因来自何处以及基因组的一般工作方式提供了宝贵的基础。” “这项研究还进一步探索了脊椎动物的进化，让我们有机会了解有关我们深层祖先的更多细节。”