研究谜语解决

我不是鱼,但我深入到溪流和池塘中,用我的帐单戳戳着美味的甲壳类和水生昆虫……

我不是土拨鼠或地鼠,但我呼吸空气并挖洞,大部分时间都藏在这里……

我不是蜥蜴或蛇,但我会产卵,并且伴侣会喷出毒液……

我毛茸茸,做有营养的牛奶养活我的孩子。

我是什么?

18世纪的故事讲述了这种神秘生物(现在被称为鸭嘴鸭嘴兽)的怪异外表和行为,这使博物学家对可能适合其看似全能的特征感到困惑。现在我们知道,鸭嘴兽是一种极端动物,是一种古老的产卵哺乳动物。

首次见到鸭嘴兽后的数百年,这种动物仍然重新捕捉了我们的想象力,并且无可抗拒地吸引了各地科学作家的注意力。 2008年5月的《自然》报告详细介绍了鸭嘴鸭嘴兽的DNA内部结构,几乎每个主流媒体都邀请了丰富多彩的故事。

除了可爱和怪异,鸭嘴兽的研究结果对医学研究人员来说是金矿。这一发现巩固了看似完全显而易见的东西,但结果却有点科学意外:鸭嘴兽DNA是爬行动物,鸟类和哺乳动物的基因的拼凑而成。

进化融合

鸭嘴兽鸭嘴鸭嘴兽(Ornithorhynchus anatinus)盖蒂图片社/妮可·杜普拉(Nicole Duplaix)

换句话说,鸭嘴兽的传承是在进化DNA壁毯中进行的,这标志着亿万年前爬行动物和哺乳动物从进化树上分支出来的时代。

所以呢?鸭嘴兽与人类完全不同,那么它的DNA可以告诉我们关于人类和我们所患疾病的什么信息?

从事这项工作的国际科学家团队说,数量很多。

鸭嘴兽的基因组结果远远超出了科学怪癖的证实。它们为研究人员提供了进入哺乳动物独特时代的历史的窗口-获得了活下来的幼崽,为它们生产牛奶以及生长温暖的毛茸茸大衣的能力。

这很重要,因为我们自己的现代基因组仍然是个谜,研究人员需要更多信息才能将我们的遗传语言转化为有用的健康知识。

科学家可以从我们30亿个DNA“字母”(即核苷酸)中解读含义的方法之一是将人类基因与动物基因进行比较,以了解保持不变的事物以及演变成不同的事物。

例如,在我们最接近的近亲黑猩猩中进行的这些类型的研究揭示了人类为什么会患上艾滋病和其他免疫系统疾病,以及人脑如何发展其相当大的复杂性。

相同与不同

在一种称为比较基因组学的方法中,科学家们比较了几种物种的基因组序列:人类,小鼠以及从单细胞真菌到大象再到鸭嘴兽等各种各样的其他生物。

这项研究的目的是找到相似和不同的区域,以便更好地了解人类基因的结构和功能。

比较基因组学与进化直接相关,因为所有生物都有一个共同的祖先。通过使用计算机工具检查在数百万年中许多生物中保持相同的基因,研究人员可以找到控制基因工作方式的信号。这些信息可能会转化为理解,治疗和预防人类疾病的方法。

澳大利亚科学家从新南威尔士州Glenrock站地区的一位名叫Glennie的雌性那里获得了鸭嘴兽DNA。她的DNA很容易从一滴血或一小撮毛皮中获得。

随着用于DNA测序的工具变得更容易,更便宜,比较基因组学技术将可能对农业,生物技术……以及像Glennie这样的动物越来越有用。比较相似物种的基因组可能会指出保护稀有和濒危动物物种的新策略。对牛和鸡等物种的基因组进行研究也可能有助于提高食品供应的营养质量。

鸡肉还是鸡蛋?

当研究人员分析鸭嘴兽的DNA并将其与鸡,蛇和蜥蜴的DNA进行比较时,发现追踪了从鸟类和爬行动物到哺乳动物的进化路径。他们了解到,鸭嘴兽与鸡基因相比丧失了产生蛋黄的大部分遗传能力。这表明它偏离了“鸡丁味”。

但是,通过进化的改变,鸭嘴兽获得了制造富含营养成分的牛奶的能力。鸭嘴兽具有使酪蛋白形成乳蛋白的基因:就像我们一样。

雄性鸭嘴兽可以像其祖先的蛇和蜥蜴表亲一样产生毒液。鸭嘴兽通过后腿的特殊腺体排出这种毒液。维持这种分子武器的进化原因尚不清楚,但令人着迷的是,自然界似乎混合并匹配了DNA片段,从而在爬行动物和鸭嘴兽(如鸭嘴兽)中创建了毒液基因。

将基因固定在生理功能上(如牛奶生产)的科学价值很高。这样的调查可以帮助医学研究人员了解与生殖和哺乳有关的健康问题。尽管哺乳是古老的生殖特征,但哺乳动物(包括鸭嘴兽)在生产牛奶方面具有独特的功能,这种牛奶营养丰富,富含糖,脂肪和蛋白质。

不过,更广泛地讲,研究自然如何切割和粘贴基因模块为科学家提供了关于基因变化与健康和疾病风险之间关系的内幕消息。

有一件事很明显-爬行动物,鸟类和哺乳动物的惊人融合使鸭嘴兽独具一格,并且为研究人员提供了更多信息:有关像我们这样的哺乳动物的信息。

鸭嘴兽,黑猩猩,鱼,向日葵的遗传侦查(您将其命名)继续教会科学家数百万年的进化历程。这为了解基因在像我们和我们的宠物这样的哺乳动物的健康和疾病中的作用提供了重要信息,还可以帮助保护我们丰富多样的星球。

这项研究是由美国国立卫生研究院,国家科学基金会,英国医学研究理事会,科学部(西班牙),路易斯安那州董事会或摄政王,澳大利亚研究理事会和W.V.斯科特基金会。感谢昆士兰博物馆,麦格理时代美术馆和Glenrock站提供的鸭嘴兽样品和DNA采集。

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本页面的最新评论为2016年4月5日