一个关键基因有助于解释有袋动物进化过程中滑翔能力是如何反复出现的

利用其翼展膜在空中滑翔，翼展膜是一种薄的皮肤膜，可以让一些哺乳动物在空中翱翔。来源：uux.cn/Joe MacDonald
（神秘的地球uux.cn）据贝勒医学院：人们说“当猪飞起来”来形容不可能的事情。但是，即使大多数哺乳动物都是陆栖动物，在哺乳动物的进化过程中，从蝙蝠到飞松鼠，滑翔或飞行的能力也一次又一次地进化。这是怎么发生的？
在本周发表在《自然》杂志上的一项研究中，由普林斯顿大学和贝勒医学院领导的一个研究小组解释了patagium的基因组和发育基础，patagium是一种薄的皮肤膜，可以让一些哺乳动物物种在空中翱翔。
普林斯顿大学分子生物学助理教授、共同通讯作者Ricardo Mallarino博士说：“我们不太清楚从分子和遗传学的角度来看，新的特征和适应是如何产生的。我们想研究进化上的新事物是如何产生。”。
为了更好地了解patagium的进化，研究小组将重点放在了有袋动物身上。这是因为滑翔的能力在亲缘关系密切的有袋动物中反复发展，使用了类似的解剖变化，比如糖滑翔机——一种小到可以放进口袋的小型有袋动物，作为外来宠物很受欢迎。
贝勒团队领导了15种有袋动物的基因组测序，确定了滑翔物种及其非滑翔亲属的DNA序列。比较这些序列可以发现在一种名为Emx2的基因附近进化加速。
“有趣的是，基因序列本身似乎并不是发生最相关变化的地方。相反，关键的变化发生在基因组附近的短DNA序列中，称为‘增强子’。
“正是这些不断变化的增强子改变了Emx2在体内的活动方式和位置，并推动了滑翔的进化，”共同通讯作者、分子和人类遗传学教授、贝勒基因组结构中心主任Erez Lieberman-Aiden博士说。
Mallarino实验室的研究生、第一作者之一Jorge Moreno说：“了解在基因组水平上发生的导致这些趋同特征的潜在变化很重要，因为它可以告诉我们进化是否以抵抗力最小的路径为目标。你可以有相同的结果，但实现这一目标的路径不同。”。
接下来，研究人员想测试这些想法。为了做到这一点，他们使用了有袋动物最独特的特征之一——它们的育儿袋。贝勒大学分子与人类遗传学助理教授、莱斯大学理论生物物理中心研究员Olga Dudchenko博士说：“有袋乔伊出生的发育阶段比典型的哺乳动物早得多。”。
“它们没有在母亲的子宫里继续发育，而是爬进母亲的育儿袋，一直呆在那里，直到准备好独立应对世界。它们就在育儿袋里，这使得研究Emx2等单个基因如何影响有袋动物的发育变得容易得多。”
研究人员利用可能存在于所有哺乳动物中的基因程序表明，Emx2产生了有袋动物的patagium。例如，Emx2在小鼠和糖滑翔机两侧的皮肤中都有活性，但在糖滑翔机中，它的表达时间要长得多。
正如同样在贝勒基因组结构中心的Dudchenko所指出的，“通过修改这些关键的Emx2增强子，一个又一个物种利用了这一通用程序来发展滑翔能力。”
对于希望登上天空的猪来说，这是一个令人鼓舞的消息。

(责任编辑：born)