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热液喷口中鳞脚蜗牛的基因组秘密

导读 研究人员首次解码了鳞脚蜗牛的基因组,这是一种罕见的蜗牛,居住在科学家所谓的生命起源中,其深海热液喷口具有几乎不可能的生活条件。揭示...

研究人员首次解码了鳞脚蜗牛的基因组,这是一种罕见的蜗牛,居住在科学家所谓的“生命起源”中,其深海热液喷口具有几乎不可能的生活条件。揭示这种独特生物的基因组不仅将阐明数十亿年前生命的演变方式,而且还将为发现这些古老生物提供的潜在疗法奠定基础。

尽管极端环境具有高压,高温,强酸度和低氧含量的特点,类似于史前时期的生活条件,但热液喷口仍藏有多种生物,其中大多数生物医学和其他应用潜力巨大。在这种困难的环境中的其他居民中,鳞状蜗牛(Scaly-foot Snail),也被称为“海穿山甲”,是海洋科学家特别感兴趣的。

鳞足蜗牛是唯一现存的腹足动物(一种主要的无脊椎动物,通常被称为蜗牛和),具有鳞片状的鳞片-在5.4亿年前的寒武纪期间,腹足动物的这是非常普遍的特征。这种蜗牛也是世界上已知的唯一将铁结合到其外骨骼中的生物,并且也是十年(2007-2017年)十大令人震惊的海洋物种之一。然而,关于它的基因组和不寻常的形态知之甚少,因为这种生物极难找到和收集。

现在,由科大海洋科学系和生命科学系讲座教授钱培元教授领导的研究小组,与印度洋洋大学的研究人员合作,成功地从印度洋海平面2900米以下收集了20只鳞状蜗牛。日本海洋地球科学技术局(JAMSTEC),并分析了蜗牛的基因组序列。

与许多科学家的预期相反,该生物包含一些新的特殊基因,从而导致其怪异的形态,该团队实际上发现,所有蜗牛的基因已经存在于其他软体动物中,例如鱿鱼和珍珠贝,并且蜗牛的基因序列具有在整个演变过程中几乎保持不变。正如研究小组所确定的那样,25个转录因子(调节许多下游基因表达水平的关键蛋白)有助于蜗牛的鳞片和壳形成,也促进了软体动物中许多其他独特的硬质部分的形成,例如腹足纲的oper盖,乌贼的喙,Chiton的针刺或多毛cha的chaetae。

钱教授说:“尽管没有发现新基因,但我们的研究为生物矿化提供了宝贵的见识。在这个过程中,基因组合的聚类,定位以及开关的切换决定了物种的形态。”“揭露鳞足蜗牛的基因组使我们了解了软体动物的遗传机制,奠定了应用的遗传基础。一个可能的方向是它们的铁涂层外壳如何承受沉重的打击,这可以为我们提供有关方法的见解。制作更具防护性的盔甲。”

这些发现最近发表在科学杂志《自然通讯》上。

生物体基因组测序的研究通常为生物医学和其他领域带来突破。生活在这样的通风口中的一种微生物酶-例如,最近被用于检测COVID-19以及其他病毒(如AIDS和SARS)。

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