01.21 科学家首次完成了巨型鱿鱼的基因组全序列测定


科学家首次完成了巨型鱿鱼的基因组全序列测定


地球上最有趣、最神秘的生物之一:巨型鱿鱼,终于在科学家的努力下完成了它的基因组测序。然而,尽管基因组可以帮助我们解释它的许多奇异特征,比如,其张牙舞爪的触手、庞大的体型和硕大的大脑,但对于这种近乎神话的怪兽,还是有很多东西需要去了解。

科学家表示,基因组是回答很多关于这种奇怪动物的生物学问题的第一步。

事实上,人们对巨型鱿鱼所知甚少,因为它性情暴躁,而且生活在很深的海底。到目前为止,还没有一只巨型乌贼被活捉,所以它的生物学特性仍然是个谜。唯一被研究过的标本是被冲上海岸的鱿鱼尸体,或者是被渔夫意外拖上来的尸体。人们在野外能见到的巨型鱿鱼,仅限于水下摄像机捕捉到的令人毛骨悚然的、又颇具挑逗的一瞥。

但现在,科学家们终于有了一个完全测序的巨型鱿鱼基因组。这可以帮助科学家理解头足类形成的重要节点是什么,以及新的基因是如何在进化和发展中出现的。


科学家首次完成了巨型鱿鱼的基因组全序列测定

1877年在纽芬兰三一海湾搁浅的巨型鱿鱼


在该项目中,研究人员总共确定了大约27亿个DNA碱基对,大约是人类基因组的90%。这种大小并没有什么特别的,而且也绝不算大,比如,蝾螈的基因组是人类基因组的10倍。但是,要完全理解和欣赏巨型鱿鱼错综复杂的基因图谱还需要一些时间,这些初步结果已经有助于解释它的一些更显著的特征。

例如,研究人员发现了一组名为“reflectins(反射)”的基因,这种基因只存在于头足类动物中。这是一个关键的发现,因为颜色是伪装的基本元素。

Reflectins是仅在头足类中发现的蛋白质家族,例如鱿鱼,乌贼和章鱼。它们的参与可以使头足类的皮肤和眼睛呈虹彩。大多数头足类动物,包括巨型鱿鱼,都具有其中一些基因。因此,生物学家只能在这类动物中研究Reflectins,而且,只有少数几种头足类动物已经被测序,所以巨型鱿鱼基因组将能够帮助我们理解这一蛋白质家族的生物学。

科学家们还确定了负责生长和发育的基因,即Hox和Wnt基因。这些基因可能在这种动物的巨人症中起关键作用,因为它们的个体通常会长到9到13米长。尽管如此,它们的大小似乎并不是全基因组复制的结果,这是一种在大型脊椎动物身上看到的进化生长策略。

整个基因组复制已经在许多不同的生物体中得到了描述,有些植物为此而闻名。但是,脊椎动物 —— 带有骨架的动物,也具有完整的基因组重复,据认为在它们的进化中很重要。 到目前为止,还没有在所有头足类动物中发现完整基因组重复的证据,包括巨型鱿鱼。

至于,巨型鱿鱼是如何变得如此巨大的,仍是一个未解之谜。


科学家首次完成了巨型鱿鱼的基因组全序列测定

一种身长超过4米(13英尺)的巨型鱿鱼。


巨型鱿鱼的大脑也非常巨大,我们只能假设它和其他头足类动物一样复杂。事实上,研究人员在一组被称为原钙粘附素中发现了100多个基因,这种基因在无脊椎动物中通常是找不到的。

很长一段时间以来,科学家一直认为只有脊椎动物才会发现大量的原钙粘附素,所以当在章鱼基因组中发现160多种原钙粘附素时,研究人员真的很惊讶。现在,科学家在巨型鱿鱼身上也发现了原钙粘附素的扩张,而它的大脑是无脊椎动物中最大的。虽然还不知道它们在做什么,但这可能是怎样制造一个复杂大脑的重要线索。

在巨型鱿鱼中看到的大多数基因都与其他动物共享,如章鱼、蜗牛、蠕虫、苍蝇和人类,因此这个基因组现在将成为科学家将其与其他头足类和动物进行比较时的重要参考点,并用于研究巨型鱿鱼的独特特征。

对巨型鱿鱼的科学探索仍在继续。值得高兴的是,有了基因组的测定,研究巨型鱿鱼和相关物种的海洋生物学家就有了一种强大的新资源来帮助他们了解更多。



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