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科学家破解章鱼聪明之谜牺牲基因换取RNA的

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来源: 作者: 2019-02-13 22:24:39

科学家破解章鱼"聪明"之谜 牺牲基因换取RNA

摘要:章鱼、鱿鱼和乌贼以能够完成复杂的行为而闻名,例如打开水族箱的盖子逃走或是迅速改变皮肤伪装色以躲避捕食者。一项最新研究显示,它们的神经系统在进化至如此复杂的过程中包含了一种与众不同的机制:牺牲基因组DNA的进化来换取大量的RNA。

来源:参考消息

资料图

<而抬轿者多半是穷光蛋p>美国每日科学站4月6日发表了题为《“聪明”的头足纲动物牺牲基因组进化来换取大量RNA》的报道。

章鱼、鱿鱼和乌贼以能够完成复杂的行为而闻名,例如打开水族箱的盖子逃走或是迅速改变皮肤伪装色以躲避捕食者。

科学家破解章鱼聪明之谜牺牲基因换取RNA的

一项最新研究显示,它们的神经系统在进化至如此复杂的过程中包含了一种与众不同的机制:牺牲基因组DNA的进化来换取大量的RNA。

这项研究由美国海洋生物实验室的乔舒亚·罗森塔尔、以色列特拉维夫大学的伍兹·霍尔、伊莱·艾森伯格和诺亚·利什科维奇-布劳尔领衔,研究报告已发表在本周出版的美国《细胞》双周刊上。

该研究基于科学家此前的一项发现,即鱿鱼在RNA编码区——特别是神经系统的细胞内——呈现出异常高的比率,从而令细胞能够制造出多样化的蛋白质。鱿鱼大脑中有60%以上的RNA转录体被重新编码,而人类或果蝇的RNA只有不到1%被过。

在此次研究中,科学家在另外三种“聪明”的头足纲动物(两种章鱼和一种乌贼)体内也发现了同样高的RNA水平,并且在这类被称为“鞘形亚纲”的头足纲动物体内找到了数以万计在进化中被保存下来的RNA位点。他们发现,鞘形亚纲头足纲动物的神经系统内的活动尤为活丰富的人生跃,对在神经元兴奋性和神经形态中发挥关键作用的蛋白质产生了影响。

他们发现,相比之下,较为原始的头足纲动物鹦鹉螺和软体动物海兔体内的RNA水平要比鞘形亚纲头足纲动物低得多。罗森塔尔说:“这表明,较高的RNA水平并不总是软体动物所特有的;它是鞘形亚纲头足纲动物的发明。”

哺乳动物体内只保存了很少的RNA位点,而且这些RNA位点并不被认为是自然选择的结果。罗森塔尔说:“(鞘形亚纲)头足纲动物体内有一些截然不同的活动,许多事件被很好地保存下来,显示出清楚的自然选择的痕迹。”

科学家还发现,这类头足纲动物体内存在一种令人惊讶的交换行为,即牺牲基因组进化来换取更高的RNA水平。最常见的RNA形式是由ADAR酶来完成的,这个过程需要位于位点侧面的大型结构(dsRNA)。这种结构可能包含数以百计的核苷酸,与位点本身一起被保存在鞘形亚纲基因组内。研究团队在报告中说,这些位点侧翼区的基因突变速率受到了严重抑制。

罗森塔尔说:“我们的结论是,为了保持这种RNA的灵活性,鞘形亚纲头足纲动物不得不放弃位点周围区域很大一部分进化能力。基因突变通常被认为是自然选择的手段,而这些动物压抑了基因突变以保持在RNA层面上进行的灵活性。”

目前,罗森塔尔及其美国海洋生物实验室的同事正在制作善那虽然开心操控基因的头足纲动物模型系统,以研究它们的大量RNA活动的机制和功能性结果。

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