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铁布衫的鼻祖:香港科技大学解码“海洋穿山甲”基因組

铁布衫的鼻祖:香港科技大学解码“海洋穿山甲”基因組
2020年05月29日 00:39 新浪网 作者 谭婧在充电
铁布衫的鼻祖:香港科技大学解码“海洋穿山甲”基因組

  原创:朱洁滢博士、谭婧

  鳞状脚蜗牛,这是一种罕见的蜗牛。

  它的家很特殊,在科学家称之为“生命起源”的深海热喷口中,这种深海热喷口曾被认为是不可能的生存环境。

  有鳞的脚蜗牛,也被称为“海洋穿山甲”,它生活在如此艰苦的环境中,是海洋科学家特别感兴趣的。

  基因排序的研究往往能为生物医学或其他方面带来突破,例如一种生活于海底热泉的微生物,其产生的酶除被应用作检测艾滋病及沙士病毒以外,近日亦获应用于检测新型冠状病毒。

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  香港科技大学的研究人员首次解码了鳞状脚蜗牛基因组,揭开这个独特生物的基因组,不仅能揭示几十亿年前生命是如何进化的,而且也将为保护这些古老生物提供的潜在补救措施,奠定基础。

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  尽管极端环境的特点是高压、高温、强酸性和低氧气水平,这与史前时期的生活条件相似,但热喷口蕴藏着大量生物,其中大多数生物具有巨大的生物医学和其他应用潜力。

  有鳞的脚蜗牛是现存唯一的拥有盔甲状的鳞片的腹足类动物(一种主要的无脊椎动物,通常包括蜗牛和蛞蝓)。

  这是在5.4亿年前寒武纪时期腹足类动物的一个非常常见的特征。

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  这种蜗牛也是世界上已知的唯一一种将铁融入其外骨骼的生物,也是过去十年(2007-2017年)十大令人震惊的海洋物种之一。

  金钟罩铁布衫的鼻祖,想必就是这位了吧?再下,失敬了。

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  然而,人们对它的基因组和不寻常的形态知之甚少,因为这种生物极难定位和收集。

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  最近,由科大海洋科学系及生命科学部讲座教授,钱培元教授率领的研究小组,与日本海洋地球科学技术厅(JAMSTEC)的研究人员合作,成功地从印度洋海平面以下2900米处采集了20只这种脚上有鳞的蜗牛,并分析了蜗牛的基因组序列。

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  与许多科学家的预期相反,该生物没有什么导致其奇特的形态的新的特殊基因,研究小组实际上发现,这种蜗牛的所有基因已经存在于其他软体动物中,如鱿鱼和珍珠牡蛎,而蜗牛的基因序列在整个进化过程中几乎保持不变。

  是的,几乎保持不变。

  研究小组发现,25种转录因子(一种调节许多下游基因表达水平的关键蛋白质)有助于蜗牛的鳞片和壳的形成,它们也有助于软体动物许多其他独特的硬部分的形成,如腹足动物的鳃盖、鱿鱼的喙、甲壳素中的小刺或南美锥虫多毛类。

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  “虽然没有发现新的基因,但我们的研究为生物矿化提供了有价值的见解——一个基因组合的聚集、定位和开关的过程,定义了一个物种的形态,”

  同时也是大卫冯汉斯曼理学讲座教授的钱培元教授说。

  “揭开有鳞足蜗牛的基因组,使我们对软体动物的遗传机制有了更深入的了解,奠定了基因基础,为应用铺平了道路。一个可能的方向是他们的铁壳如何承受重击,这可以为我们提供更具保护性的装甲制造方法的见解。”

  这些发现最近发表在科学杂志《自然通讯》上。

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