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有搞头的淡海栉水母基因组

已有 3454 次阅读 2013-12-15 15:15 |个人分类:科研路上|系统分类:科研笔记|关键词:基因组 color style

 

 

20131213日的Science发布了一种栉水母的基因组。http://www.sciencemag.org/content/342/6164/1242592.abstract

 Mnemiopsis leidyi,请教了做水母生态学的SW,他说中文名叫淡海栉水母。现如今,多细胞生物基因组测序的文章已经很不稀奇了(今年这形势能发个Nature Communications就不错了,明年估计就只能是PloS ONE了),就这150M的小基因组也整在Science上,还是Article的形式,肯定是不寻常了。

SW说:“这玩意又叫瓣水母,像水母却不是水母,是地中海黑海等近年来暴发性的物种,对渔业造成大损失。这个种类咱这还没有,是个入侵生物的典型,通过压仓水(ballast water)入侵,快速繁殖,成为优势种,目前是地中海区域比较令人头疼的问题。”搜了下,又找到以下的信息:

 

 

神经元是一种特化细胞,以轴突、突触、树突和神经特异性蛋白为特征。长期以来,生物学家们普遍认为神经系统在进化史中只演化了一次。但研究人员在2013综合与比较生物学年会上公布了一种食肉水母(栉水母comb jelly)的测序数据,对上述观点提出了挑战。(注:2013 Society for Integrative and ComparativeBiology Annual Meeting)。

研究人员在测序数据的基础上,指出栉水母(ctenophores)比其他拥有复杂神经系统的生物更加古老,这意味着神经系统出现了两次各自独立的演化,引起了与会者的热议。栉水母的神经系统的确显得与众不同,其基因组中缺乏一种蛋白编码基因,而这一蛋白是其他动物神经系统发育和功能所必需的。这种蛋白是所有神经系统的基础,但栉水母却没有,布朗大学进化生物学家Casey Dunn说。

佛罗里达大学神经生物学家LeonidMoroz及其同事致力于研究进化史早期的动物,包括栉水母和其他无脊椎动物。栉水母拥有初级大脑和真正的神经细胞,其神经元通过复杂的突触与肌肉相连。与此相对的是,水母和其他刺胞动物(cnidarian)只有神经细胞网而没有真正的大脑,而海绵甚至没有值得一提的神经细胞。

一些研究认为栉水母出现较晚,出现在两侧对称动物之前;也有人认为栉水母的出现时间与水母相同;而这项新研究认为栉水母比海绵出现得还早,属于最基础的多细胞动物。

Moroz
及其同事对栉水母Pleurobrachia bachei进行了基因组测序,并将测序结果与其他生物相比较,并由此认为栉水母出现早于海绵和其他扁盘动物placozoanplacozoan也同样没有神经元)。Moroz在会议上提出,如果在进化史中只有一次神经系统起源的话,那么海绵和placozoan就得丢弃神经细胞和其他神经特性。因此更有可能的情形是,栉水母与其他动物分支后独立演化出了神经系统,而在海绵和placozoan分支后又出现了另一种神经系统。

美国国家人类基因组研究所NHGRI的研究人员独立测序了另一种栉水母,并公布了数据。NHGRI遗传学家Andy Baxevanis在会议上介绍到,他们的研究并未完全证实Moroz对栉水母的论断。不过的确有证据显示栉水母神经系统拥有独立起源。这两种被测序的栉水母都缺乏Hox基因,而该基因对于其他动物的神经系统形成至关重要。此外,P. bachei突触中的分子也与其他生物的神经系统不同,包括水母。例如,栉水母缺乏神经递质serotonin这说明形成神经元有许多途径,他说。

斯坦福大学进化发育生物学家ChrisLowe对这些新测序结果和Moroz的结论表示欢迎。他提出的这一观点很棒,栉水母的基因组成与其他生物相差太远,它们完全可能拥有独立演化的一套神经系统。

 

粗粗看了看文章,除了测基因组,这篇文章还做了几项分析:一是系统发育地位,栉水母的重要性就体现在它的系统发育位置上了,phylogenomics分析做完发现它比海绵的位置还要靠基部,可以说是整个动物界最基部的类群了;二是主要信号通路的组成,发现很多信号通路比想象的古老的多,像JAK-STRTTGFbeta之类的pathway它都有;三是神经系统组成,也是有些存在有些丢失,跟海绵的比较相似。但有趣的是栉水母有两个opsin gene, 可见感光系统的起源是多么古老;四是中胚层细胞组成,这个就没仔细看了。

 

看来这里面搞头大着呢!



 




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