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Genome Res:海葵是动物和植物“杂交体”

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来源:腾讯科学 2014-03-21 20:49

据英国每日邮报报道,海葵看上去颇似独特的水下植物,但长期以来被归类为掠食性动物。

据英国每日邮报报道,海葵看上去颇似独特的水下植物,但长期以来被归类为掠食性动物。从基因角度来讲,它们的基因组结构类似于人类基因,是一种半植物半动物的生物,同时,它们还呈现出类似植物的特征。

进化生物学家认为,海葵基因包含的元素类似于果蝇和其它动物,暗示着这种基因调控类型存在于大约6亿年前,其历史可追溯至苍蝇、海葵、人类的共同祖先物种。

然而该项研究负责人维也纳大学发展生物学家乌利齐-泰克努(Ulrich Technau)发现,海葵在基因表达调控方面,比脊椎动物更接近于植物。

人类相貌和身体结构主要是基因进化的结果,以及这些基因如何结合在一起,在调控网络中调节彼此的活动。在过去十年的研究中,科学家发现人类和动物基因序列从解剖学结构上类似简单生物体——海葵,它具有惊人复杂的基因结构。

维也纳大学米凯拉-施魏格尔(Michaela Schwaiger)说:“由于海葵具有复杂的基因调控因子结构,类似于果蝇和其它现代动物,我们认为这种复杂基因调控原理也存在于6亿年前人类、苍蝇和海葵的共同祖先物种。”

他们还研究了微核糖核酸(MicroRNAs),这是存在于植物和动物中的小型非编码序列,具有调控基因表达的功能。

在过去50年里,一些动物体内发现数以百计的微核糖核酸分子,甚至在人体发现1000多个微核糖核酸分子,它们在新陈代谢方面具有重要作用,在进化发育过程中至关重要。泰克努在海葵体内发现87个微核糖核酸分子,这表明它们具有植物的印记类型。

同时,科学家在海葵体内还发现一种基因——HYL-1,它对于植物生成微核糖核酸必不可少,此前在任何动物体内未曾发现过。这项研究表明,最早的生物进化与植物和动物体内的微核糖核酸分子密切相关。

总而言之,虽然海葵DNA的基因组、基因指令和基因调控与脊椎动物惊人相似,但后转录基因调控类似于植物,其历史可追溯至动物和植物的共同祖先。这是首次在刺细胞动物(包括海葵在内的生物群)和“高等动物”之间发现的本质差异。目前,这项研究结果发表在《基因组研究》杂志上。(生物谷Bioon.com)

生物谷推荐的英文摘要

Genome Research            doi:10.1101/gr.162529.113

Evolutionary conservation of the eumetazoan gene regulatory landscape

Michaela Schwaiger4, Anna Sch?nauer1, André F. Rendeiro2, Carina Pribitzer, Alexandra Schauer, Anna F. Gilles3, Johannes B. Schinko3, Eduard Renfer, David Fredman and Ulrich Technau4

Despite considerable differences in morphology and complexity of body plans among animals, a great part of the gene set is shared among Bilateria and their basally branching sister group, the Cnidaria. This suggests that the common ancestor of eumetazoans already had a highly complex gene repertoire. At present it is therefore unclear how morphological diversification is encoded in the genome. Here we address the possibility that differences in gene regulation could contribute to the large morphological divergence between cnidarians and bilaterians. To this end, we generated the first genome-wide map of gene regulatory elements in a nonbilaterian animal, the sea anemone Nematostella vectensis. Using chromatin immunoprecipitation followed by deep sequencing of five chromatin modifications and a transcriptional cofactor, we identified over 5000 enhancers in the Nematostella genome and could validate 75% of the tested enhancers in vivo. We found that in Nematostella, but not in yeast, enhancers are characterized by the same combination of histone modifications as in bilaterians, and these enhancers preferentially target developmental regulatory genes. Surprisingly, the distribution and abundance of gene regulatory elements relative to these genes are shared between Nematostella and bilaterian model organisms. Our results suggest that complex gene regulation originated at least 600 million yr ago, predating the common ancestor of eumetazoans.

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