我们可能最终知道为什么我们不能像蝾螈和蟾蜍那样重新长出肢体

我们可能最终知道为什么我们不能像蝾螈和蟾蜍那样重新长出肢体

为什么蝾螈和蟾蜍能够重新长出肢体,而我们却不能?新的基因研究或许能解答这个进化问题。

通过操纵非洲爪蛙蝌蚪的基因,一组研究人员发现,许多冷血动物都具有肢体再生的能力,而这种能力取决于动物是否携带某种特定基因。他们的研究结果本周发表在《细胞报告》杂志上。

研究小组将这种基因命名为 c-Answer(冷血动物特异性伤口上皮受体样基因的缩写)。他们认为,温血动物在从冷血动物进化为温血动物时失去了这种基因。Shemyakin-Ovchinnikov 生物有机化学研究所的有机化学家、这项研究的主要作者 Daria Korotkova 说,这种基因在温血动物中的消失似乎导致了与头部大小相关的外观变化、大脑大小的变化,以及失去了冷血动物所能达到的再生能力。

为了进行这项研究,她和她的合著者在两组蝌蚪中关闭或增强了 c-Answer 基因的功能,并观察了这样做时发生的情况。随着基因的增强,蝌蚪的大脑发育得更快,眼睛也比普通蝌蚪大,当然,它们仍然可以再生肢体,即使在它们通常无法再生的发育时期,即所谓的“不应期”。然而,当基因被关闭时,蝌蚪根本无法再生肢体,而且大脑也变小了。

找到 c-Answer 并非偶然:Korotkova 和她的团队使用计算机算法找出了多种鱼类、两栖动物和爬行动物基因组中哪些基因编码了再生。然后他们在鸭嘴兽、袋獾、人类、老鼠和豚鼠等温血动物中寻找类似的 DNA 片段。最后,他们选择了温血动物中缺失的一种基因,该基因编码与愈合相关的蛋白质,并使用基因编辑技术 CRISPR 来增强或删除蝌蚪中的基因。

温血动物(鸟类和哺乳动物)根本没有 c-Answer 基因。这或许可以解释为什么我们不能像我们的冷血远亲一样随意再生肢体。研究人员还认为,我们在进化为温血动物时失去的其他一些基因也与再生有关。

但这一切在进化史上究竟意味着什么,我们仍在研究。“一个基因的消失竟然会导致身体功能发生如此巨大的变化,这真是出乎意料,”科罗特科娃说。她说,接下来,她和同事们将更深入地研究该基因及其编码的蛋白质,并进一步研究它对大脑的作用。

虽然这项研究对当今人类健康没有直接影响,但这种搜索方法可能有助于其他研究人员更好地了解人类进化。研究人员写道:“我们已经开发了一种算法和计算机程序,可以系统地搜索在进化的某个阶段丢失的基因。” c-Answer 的发现表明这种方法是可行的。现在只需用它来进一步了解我们的进化史。

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