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Nature：就是这个基因让猪都能飞起来了

来源：作者：人气：-发表时间：2024-04-30 16:22:00【大中小】

摘要：研究人员解释了patagium的基因组和发育基础。

人们用“猪会飞”来形容不可能的事情。但是，即使大多数哺乳动物都是陆行动物，在哺乳动物的进化过程中，从蝙蝠到鼯鼠，滑翔或飞行的能力已经一次又一次地进化。这是怎么发生的?

在本周发表在《自然》杂志上的一项研究中，由普林斯顿大学和贝勒医学院领导的一组研究人员解释了"patagium(飞膜)“的基因组和发育基础，patagium是一种薄薄的皮肤膜，可以让一些哺乳动物在空气中翱翔。

图1 Emx2是有袋类滑翔膜发育和进化的基础

“从分子和基因的角度来看，我们不太了解新特征和适应性是如何产生的。我们想要研究一种进化上的新奇事物是如何产生的，”普林斯顿大学分子生物学助理教授Ricardo Mallarino博士说。

为了更好地理解翼层的进化，研究小组把重点放在了有袋动物身上。这是因为滑翔的能力是通过类似的解剖学变化在近亲有袋动物中反复发展出来的，比如糖鼯——一种小到可以放进口袋的有袋动物，作为一种外来宠物很受欢迎。

贝勒团队领导了15种有袋动物的基因组测序，确定了滑翔物种和它们的非滑翔亲属的DNA序列。比较这些序列揭示了Emx2基因附近的加速进化。

“有趣的是，基因序列本身似乎并不是最相关的变化发生的地方。相反，关键的变化发生在基因组附近被称为“增强子”的短DNA序列上。正是这些不断变化的增强子改变了Emx2在体内的活动方式和位置，从而推动了滑翔的进化，”贝勒大学分子和人类遗传学教授、基因组结构中心主任、共同通讯作者Erez Lieberman Aiden博士说。

“了解在基因组水平上发生的导致这些趋同特征的潜在变化是很重要的，因为它可以告诉我们进化是否针对阻力最小的路径。你可以有相同的结果，但到达那里的途径不同，”第一作者Jorge Moreno说。

图2 在亲缘关系密切的有袋动物物种中，斑蝶属的趋同进化。

接下来，研究人员想要验证这些想法。为了做到这一点，他们使用了有袋动物最独特的特征之一——它们的育儿袋。

“有袋类动物的出生阶段比典型的哺乳动物要早得多。它们不是在母亲的子宫里继续发育，而是爬进母亲的育儿袋，待在那里，直到它们准备好独立面对世界。事实上，它们就在育儿袋里，这使得研究像Emx2这样的个体基因如何影响有袋动物的发育变得更加容易。”

研究人员表明，Emx2利用一种可能存在于所有哺乳动物中的遗传程序，产生了有袋动物的翼层。例如，Emx2在小鼠和糖鼯两侧的皮肤中都很活跃，但在糖鼯中，它的表达时间要长得多。同样在贝勒大学基因组结构中心工作的Olga Dudchenko指出，“通过修改那些关键的Emx2增强子，一个又一个物种进入了这个通用程序，发展滑翔能力。”

对于希望飞上天空的猪来说，这是个鼓舞人心的消息。

参考资料

[1] Emx2 underlies the development and evolution of marsupial gliding membranes