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基因组学揭示软体动物神经系统演化奥秘

本周的英国《自然》杂志在13日公开的基因学论文中,发表了章鱼的基因组序列,为生物学家们提供了一个机会,得以深入了解这一类神奇生物复杂神经系统的演化过程。

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章鱼属于软体动物门头足纲,它的“伙伴”还包括鱿鱼和墨鱼,都是有着丰富而复杂行为的积极捕食者。在无脊椎动物当中,它们拥有多个引人注目的形态特征——如照相机般的眼睛,可抓握的腕足和一种复杂的变色系统。同时,它们的神经系统是最大的——章鱼大脑中有5亿个神经元,身上还包括非常敏感的化学和触觉感受器。这种独特的神经构造使其具有超过一般动物的思维能力,也使头足纲的基因组堪称庞大而繁复,为其进行测序和组装都很有挑战性。


为了了解头足纲的大脑的分子基础和它们身体上的特殊特征,美国芝加哥大学的卡洛琳·阿尔博廷和她的研究团队,此次对加州双斑蛸(Octopus bimaculoides)进行了基因组和多个转录组的测序。研究中他们发现,章鱼的发育以及和神经元相关的基因,与在其它无脊椎动物中发现的大致类似,只排除了两个以往认为只在脊椎动物中才会被扩增的基因家族。


研究人员还发现了几百个头足纲特有基因,它们在章鱼特定的功能中表达水平有所提升,包括其独特的皮肤、吸盘和复杂的神经系统。这些章鱼特有的功能以前曾被认为是由全基因组复制所导致,但是此次研究人员虽然也发现了大规模基因组重排的现象,却没有找到任何证据可以证明以往的观点。


本周的英国《自然》杂志在13日公开的基因学论文中,发表了章鱼的基因组序列,为生物学家们提供了一个机会,得以深入了解这一类神奇生物复杂神经系统的演化过程。


章鱼属于软体动物门头足纲,它的“伙伴”还包括鱿鱼和墨鱼,都是有着丰富而复杂行为的积极捕食者。在无脊椎动物当中,它们拥有多个引人注目的形态特征——如照相机般的眼睛,可抓握的腕足和一种复杂的变色系统。同时,它们的神经系统是最大的——章鱼大脑中有5亿个神经元,身上还包括非常敏感的化学和触觉感受器。这种独特的神经构造使其具有超过一般动物的思维能力,也使头足纲的基因组堪称庞大而繁复,为其进行测序和组装都很有挑战性。


为了了解头足纲的大脑的分子基础和它们身体上的特殊特征,美国芝加哥大学的卡洛琳·阿尔博廷和她的研究团队,此次对加州双斑蛸(Octopus bimaculoides)进行了基因组和多个转录组的测序。研究中他们发现,章鱼的发育以及和神经元相关的基因,与在其它无脊椎动物中发现的大致类似,只排除了两个以往认为只在脊椎动物中才会被扩增的基因家族。


研究人员还发现了几百个头足纲特有基因,它们在章鱼特定的功能中表达水平有所提升,包括其独特的皮肤、吸盘和复杂的神经系统。这些章鱼特有的功能以前曾被认为是由全基因组复制所导致,但是此次研究人员虽然也发现了大规模基因组重排的现象,却没有找到任何证据可以证明以往的观点。


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