物理科技生物学-PHYICA

古代鱼的基因ODFB-008提供了一个回到过去的窗口

生物 2021-11-20 00:02:45

班戈大学 学分:班戈大学 追溯到12000年前的三棘刺鱼化石的偶然发现,使科学家们能够证实平行进化,或反复发生的进化变化或适应

大约在10,000到20,000年前的最后一个冰河时代结束时,冰盖融化后,陆地隆起,形成了许多沿海湖泊

三棘鱼被困住了,但它们适应了新的淡水栖息地

这种情况在北半球反复发生,淡水刺鱼在行为、外观和功能上也发生了同样的变化

这使得它们成为研究平行进化的理想“模型”

通常情况下,科学家比较现在的淡水和海洋种群,假设现在的海洋种群是淡水刺鱼祖先种群的代表

虽然这是一个有用的近似值,海洋刺鱼也一直在进化,今天的海洋鱼类可能在重要方面不同于最初定居在淡水栖息地的祖先鱼类

从新发现的古代刺鱼骨骼中提取DNA后,一项新的研究发表在《当代生物学》上,该研究结合了古代DNA、进化基因组学和地质学领域,对当今刺鱼及其祖先的基因组进行了比较,这些祖先在12,000年前首次在同一个淡水湖定居

医生

班戈大学的安德鲁·福特解释说: “虽然这些骨头属于几千年前死去的刺鱼,当时斯堪的纳维亚的大部分地区仍然被巨大的冰盖覆盖着,但它们仍然含有DNA片段

这些基因序列为我们提供了一个窗口,让我们了解远古时代和淡水适应的早期阶段

" 三刺鱼

信用:费莉西蒂·琼斯 对12000年前的刺鱼进行测序 医生

安德鲁·福特与教授合作

哥本哈根大学的汤姆·吉尔伯特利用最先进的古代DNA实验室和方法对来自挪威北部的两个12000岁刺鱼的基因组进行了测序

“过去20年对刺鱼的研究为平行适应的遗传基础提供了重要的见解

我们发现,适应可以通过新出现的突变进行,但通常涉及重复使用已经存在的在人群中传播的遗传变异

图宾根马克斯·普朗克学会弗里德里希·米舍尔实验室的费莉西蒂·琼斯

“令人惊讶的是,我们可以通过克服所有与古代DNA测序相关的挑战,在一个海洋殖民者身上检测出适应淡水的变异体

这决定性地证明了淡水适应性遗传变异存在于几千年前定居于海洋淡水湖的棘鱼种群中

首席作者梅勒妮·基尔希博士说

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图宾根马克斯·普朗克学会弗里德里希·米舍尔实验室的学生

然而,她警告说:“我们的结果表明,这个高度可重复的过程,我们称之为平行进化,确实有一些限制

即使当殖民祖先携带已知适应淡水的遗传变异体时,这些变异体也不总是存在于当代人群中

这告诉我们,在适应的进化过程中,即使有益的淡水适应变异也可能会丢失,很可能是随机的,这一过程被称为“遗传漂变”

" 通过提供一个回到过去的窗口,古老的基因组使我们能够直接观察祖先的基因组成,跟踪数千年的时间尺度上的适应,并更好地理解进化过程

由此,生物学家可以改进模型,深入了解影响野外进化方向、速度和分子基础的因素

" 海洋刺鱼

信用:费莉西蒂·琼斯 这些骨骼是由挪威地质学家发现的,他们研究了自厚重的斯堪的纳维亚冰盖消失以来,挪威海岸线发生的强烈的陆地隆起

随着陆地的出现,许多沿海湖泊形成了

在这种隔离湖底部发现的沉积物包含了从海洋环境向淡水环境转变的记录

通过从孤立的湖泊中提取沉积物岩芯,地质学家可以研究沉积层的过渡,并使用放射性碳年代测定法来详细重建相对海平面的历史

挪威地质学家在沿海湖泊的几个沉积物核心中偶然发现了古代刺鱼骨骼

挪威地质调查局(NGU)的地质学家安德斯·罗蒙塞特(Anders Romundset)说:“我们从沉积物样本中洗出的鱼骨保存得非常好,可以立即被鉴定为刺鱼。”

“我们通过放射性碳年代测定法确定了骨骼的年龄,在同样的地层水平上发现了陆地植物遗骸

沉积物分析也显示了骨骼的生态环境

这位地质学家解释说:“当湖泊接近与海洋分离时,刺鱼在微咸水中生存和死亡。”

因为骨骼是在代表从海洋栖息地向淡水栖息地过渡的沉积层中发现的,古代基因组包含了与适应海洋栖息地相关的遗传变异,但一些基因显示出适应淡水的特征

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