河豚
河豚以其奇特的皮肤突出物——体刺而闻名，但它们是如何拥有这种尖锐的皮肤结构的？这在很大程度上仍是个谜。根据7月25日发表在《科学》杂志上的一项研究，美国佛罗里达大学的研究人员如今已经确定了负责河豚体刺进化和发育的基因。事实证明，这一过程与其他脊椎动物获取毛发或羽毛的过程非常相似。这可能让河豚填补了独特的生态位。
佛罗里达大学助理教授、通讯作者Gareth Fraser说：“河豚是海洋中最奇怪的鱼类之一，它们的骨骼变小了，牙齿排列呈喙状，而且它们身体的某些部位长满了体刺而非鳞片。”
为了解答河豚体刺的发育来源问题，Gareth Fraser和他的团队跟踪了胚胎期河豚体刺的发育情况。最初研究人员假设体刺是由鳞片形成的，因为河豚失去了鳞片的组成部分，却保留了体刺。但他们发现，体刺的发育与鳞片完全不同，而是依赖于其他脊椎动物羽毛和毛发发育中常见的基因网络。Fraser说：“不管动物的皮肤结构在进化上有多么不同，它们在发育过程中仍然使用相同的基因。这真是太神奇了！”
然后研究人员决定看看操纵这些基因会发生什么。利用CRISPR-Cas9和其他基因技术，研究人员阻断了皮肤附属物发育的经典基因，以此减少河豚身上体刺的数量，并放宽对体刺生长位置的限制。通常，河豚的体刺被限制在特定的身体区域。Fraser说，这种体刺的定位是为了加强保护。他说：“当河豚因吸水或某些情况下吸入空气而膨胀时，它们的皮肤会紧绷起来，尤其是腹部周围，更容易受到损伤，比如被撕裂。” 体刺会使膨胀的腹部更加结实。在极端的情况下，一些河豚身上的其他体刺全部脱落，只剩下腹部的刺。”
Fraser说，体刺覆盖多样性的原因可能是生态方面的。他说：“从体刺的得失来看，真正推动这些变化的因素是多方面的，但体刺覆盖范围和形态的变化可能会让河豚利用新的生态位。随着气候变化和环境的不同，河豚可能会利用这些不断进化的特性来耐受并适应变化。”Fraser和他的同事们希望通过测序工作，最终确定使体刺的覆盖范围、形态以及从鳞片到体刺的过渡具有多样性的基因组差异。
Fraser说：“我们可以操纵与河豚多样性有关的不同事物，这为我们了解正常发育所必需的基因功能提供了线索，并帮助我们了解河豚体刺的进化和模式。河豚是一种野生鱼类，与其他鱼类有着惊人的不同。最终，我们想看看河豚鱼的基因组中是否有某种特定的东西能够提供线索说明河豚体刺发育的机制。”
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编译：花花
审稿：三水
责编：张梦
期刊来源：《科学》
期刊编号：0036-8075
原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190725150956.htm
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