這些小魚“解鎖”了古老的基因，在長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的干旱中幸存下來(lái)

生活在半干旱地區(qū)，非洲綠松石鳉魚已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種方便的生物黑客，可以在長(zhǎng)達(dá)數(shù)月的干旱中幸存下來(lái)，這些干旱每年都會(huì)使泥濘的池塘干涸。

這發(fā)育中的胚胎這些拇指長(zhǎng)的魚在大腦和心臟開(kāi)始形成后不久就停止了生長(zhǎng)。幾個(gè)月來(lái)，它們一直處于一種稱為“滯育”的暫停狀態(tài)，以等待漫長(zhǎng)的干旱期。

現(xiàn)在科學(xué)家們已經(jīng)弄清楚了非洲綠松石鳉魚（Nothobranchius furzeri）管理了這種抗旱技巧：通過(guò)選擇埋藏在其基因組中的古老基因，這些基因起源于4.73億年前。

來(lái)自美國(guó)和德國(guó)的一組研究人員的這一發(fā)現(xiàn)令人驚訝，因?yàn)?em>N. furzeri 富爾澤里直到大約1800萬(wàn)年前，當(dāng)它進(jìn)入短暫的池塘?xí)r，它才進(jìn)化出進(jìn)入滯育的能力。

從研究小組對(duì)滯育基因的分析來(lái)看，獲得這種相對(duì)較新的技能似乎涉及鳉魚利用一些非常古老的硬件。

“盡管滯育進(jìn)化得相對(duì)較晚，但專門研究滯育的基因確實(shí)很古老，”解釋斯坦福大學(xué)的分子生物學(xué)家安妮·布魯內(nèi)特（Anne Brunet）。

“我們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)專門用于鳉魚滯育的基因都是非常古老的旁系同源物，這意味著它們?cè)谒屑棺祫?dòng)物的共同祖先中都是重復(fù)的。

旁系同源物是當(dāng)一個(gè)基因被復(fù)制粘貼到基因組中時(shí)產(chǎn)生的一對(duì)基因，可以在同一條染色體上，也可以是一條單獨(dú)的染色體上。除了隨機(jī)突變之外，這基因復(fù)制是產(chǎn)生新基因或獲得新功能的主要方式之一。

布魯內(nèi)特的研究小組發(fā)現(xiàn)，在綠松石鳉魚中，每對(duì)副同源物中的一個(gè)基因在滯育中高度表達(dá)，而其伴侶在活躍發(fā)育過(guò)程中被打開(kāi)。

“整個(gè)節(jié)目就像白天和黑夜一樣，”布魯內(nèi)特說(shuō).

將非洲綠松石鳉魚與其他鳉魚物種進(jìn)行比較，無(wú)論是否滯育，研究人員還發(fā)現(xiàn)N. furzeri 富爾澤里已經(jīng)“解鎖”了其基因組的一部分，以利用數(shù)千個(gè)古老的旁系同源物進(jìn)行滯育。

可能正在尋找適應(yīng)惡劣環(huán)境條件的方法，專門的旁系同源基因N. furzeri 富爾澤里基因組更容易被將這些基因翻譯成工作蛋白質(zhì)的細(xì)胞機(jī)器所接受。

這種基因組重塑導(dǎo)致了脂質(zhì)代謝的轉(zhuǎn)變，非洲綠松石鳉魚胚胎現(xiàn)在在滯育中產(chǎn)生更多的超長(zhǎng)鏈脂肪酸，研究人員認(rèn)為這可以保護(hù)它們的基因組免受損害。

雖然鳉魚胚胎不能與緩步動(dòng)物相媲美——但微觀生存者可以去幾十年沒(méi)有水因?yàn)樗麄兊?a>細(xì)胞不會(huì)萎縮– 他們通過(guò)產(chǎn)生大量脂質(zhì)來(lái)暫停發(fā)育而不傷害半成型器官的訣竅是非凡的。

“Killifish是我們所知道的唯一可以在發(fā)育后期經(jīng)歷滯育的脊椎動(dòng)物物種，”說(shuō)加州大學(xué)舊金山分校的生物信息學(xué)家Param Priya Singh與斯坦福大學(xué)的計(jì)算生物學(xué)家Adam Reeves一起領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。

“他們有一個(gè)正在發(fā)育的大腦和一個(gè)心臟，在滯育時(shí)停止跳動(dòng)，然后重新開(kāi)始。

先前的研究表明，這種徹底的停滯發(fā)展，在你認(rèn)為會(huì)是一個(gè)關(guān)鍵時(shí)刻，不會(huì)縮短壽命完全發(fā)育的鳉魚成魚。

現(xiàn)在，辛格和同事們說(shuō)出他們的發(fā)現(xiàn)非洲綠松石鳉魚富含脂肪的生存策略“為[制定]策略（包括基于脂質(zhì)的干預(yù)措施）提供了可能性，以促進(jìn)長(zhǎng)期組織保存和對(duì)抗與年齡有關(guān)的疾病。

該研究已發(fā)表在細(xì)胞.

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