作者:朱利叶斯-马克西米利安-维尔茨堡大学 男性的剑越长(底部)，其持有者被女性(顶部)感兴趣的机会就越大
在剑尾鱼(剑尾鱼)中，科学家们现在已经确定了剑生长的遗传基础
学分:格奥尔格·施耐德/维尔茨堡大学 在许多物种中，雄性具有引人注目的特征
尽管通常不切实际，但它们有利于寻找配偶
科学家现在已经绘制出这种雄性鱼饰品的遗传基础
孔雀的尾羽，雄性犀牛甲虫巨大的角，一些鹿突出的鹿角:在自然界中，有无数的特征的例子，乍看之下，这些特征可能只是对它们的主人不利
毕竟，当一个人穿着五颜六色的羽毛时，要躲避掠食者是比较困难的，而且巨大的鹿角也不会让他在森林里逃跑变得更容易
通常情况下，男性具有这样的特征
因此，男性饰品的进化永远吸引着生物学家
查尔斯·达尔文想知道这种夸张的、消耗能量的、原则上有害的结构是如何通过自然选择产生的
他以剑尾鱼(剑尾鱼)为例，解释了他的性选择理论
达尔文的基本观点是:如果雌性更喜欢与具有显著装饰特征的载体交配，这种特征可能会在进化过程中形成，即使它们可能对它们的主人有害
来自维尔茨堡、康斯坦斯和美国的科学家
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现在已经成功地在剑尾鱼身上找到了这种进化模式的基因基础，水瓶座的人也知道剑尾鱼是他们最喜欢的宠物之一
在所有符合条件的基因中，研究人员发现了一些与这种鱼相应的观赏性状的发展有关的基因
他们的发现还表明，在剑尾鱼中，一个对大脑神经元过程实际上很重要的基因在进化过程中承担了额外的新功能
科学家们在《当代生物学》杂志上发表了他们的发现
维尔茨堡大学发育生物化学系的高级教授曼弗雷德·沙尔是这项研究的主要作者
该项目是由康斯坦茨大学的进化生物学家阿克塞尔·迈耶共同发起的，维尔茨堡的研究人员多年来一直与他一起研究这一现象
二十多年来，维尔茨堡大学和康斯坦茨大学的两个实验室共同研究了这把剑的遗传基础
目前的研究让科学家们在理解剑尾延伸尾鳍的遗传基础上又进了一大步
曼弗雷德·沙尔特解释说:“在剑尾鱼属的几个物种中，雄性携带一把所谓的‘剑’，这是尾鳍下缘的一个引人注目的延伸，尾鳍呈黄色、橙色或红色，周围有黑色的边缘。”
在某些物种中，剑在青春期发育，可以和鱼一样长
这实际上应该是一个缺点，因为显眼的身体装饰一方面会吸引捕食者，另一方面会使逃跑更加困难，因为这会降低游泳的表现
然而，剑尾鱼和其他几个相关物种的雌性更喜欢与手持长剑的雄性交配——剑短的雄性在这场竞争中输了
逐渐排除嫌疑人 剑尾鱼尾鳍延伸的遗传基础以前是未知的
然而，对这一现象的了解对于在分子遗传学水平上检验关于性选择作用的假说是必要的
科学家们采取渐进的方法来确定负责任的基因
他们开始寻找所有在尾鳍的剑状突起部分特别活跃的基因，但不是在不形成剑的鳍区域
“这个过程在所有剑转录组中产生了一组329个差异表达的基因，”沙尔特说，描述了这个结果
术语转录组是指在某一时间点，即在细胞或组织中被转录的全部基因
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活跃
考虑到负责剑形成的基因只在男性中表达，导致下一步嫌疑人的数量显著减少
科学家从雄性和雌性标本的尾鳍特定区域创造了细胞的转录组
如果女性表现出与男性相当的活性，很明显这些基因不在受欢迎的候选基因之列
经过这个过程，最初的329个基因中有255个保留了下来
“有趣的是，这种比较揭示了五种转录因子的空间模式——Zic1、Hoxb13a、Six2a、Tbx3a和Pax 9——负责组织尾鳍中的先决条件，以便形成剑，这种模式也存在于雌性中，”Schartl说
回交提供了重要的信息 接下来，基因定位进一步减少了仍然很高的255个候选基因
为了这个目的，剑尾鱼的雄性与一个相关物种的雌性杂交，该物种的雄性在进化过程中失去了剑
这次交配的雄性后代拥有不同长度的剑，这是由于双亲基因组的混合，取决于他们随机的基因组成
使用特殊的高通量技术对这些基因组进行测序，使得将某些染色体片段与剑的形成相关联，以及将这些片段与候选基因列表相关联成为可能
最后，留下了三个基因
聚焦一个主要嫌疑人 学名为kcnh8的基因被证明对男性特征的发展至关重要
沙尔特说:“这个基因编码一个钾通道——一组在神经系统刺激的传递和处理中发挥重要作用的通道。”
新的发现指向了一个在神经细胞中具有主要功能的基因，它是在大约300万到500万年前进化过程中被招募来开发雄性剑的，我
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在剑尾鱼多样化的早期
新的功能不是由于基因及其产物的结构变化，而是由于基因调控的变化
事实上，实验表明，在剑的正常发育过程中和用雄性激素处理后，剑中的kcnh8在剑被组织的区域中高度上调
在雄性和雌性尾鳍的所有其它鳍区，它仅微弱表达
此外，进一步的研究表明kcnh8的基因表达水平与剑的长度直接相关
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