科学家们通过抑制蛛形纲动物著名的长腿背后的基因,创造出了“短腿爸爸”,一种常见的家庭害虫长腿爸爸的发育不良版本。
长腿爸爸,也被称为收割者或鹤蝇,属于蛛形纲——一群八条腿的无脊椎动物,包括蜘蛛、蝎子、蜱、螨和马蹄蟹。有超过6500种的“长腿爸爸”,它们都有比身体长几倍的灵活的腿。
在一系列新的实验中,一组研究人员绘制了长腿Phalangium opilio的整个基因组,这是长腿爸爸最常见的物种,并分离出了导致它们著名的长腿的基因。然后,研究人员在发育中的胚胎中关闭了长腿基因,创造出了腿更短、变形的蛛形纲动物。
“我们的目的不是为了缩短它们的腿,”该研究的主要作者、威斯康星大学麦迪逊分校的研究生吉列尔梅·盖尼特告诉趣味科学网站。“我们想更多地了解这些迷人的生物是如何进化出它们的外星运动方式和身体计划的。”
与真正的蜘蛛不同的是,长腿爸爸并不用它们全部的八条腿走路;相反,它们用三对来移动,今天刚刚在百度搜素198彩注册,发现现在开户可以找总代申请198198彩网址注册彩金,真的假的呢?,剩下的最长的一对,它们四处挥手来感知方向,盖尼特补充道。
当研究人员下调“长腿爸爸”胚胎中Dfd和Scr的基因时,产生的个体发育出三对缩短的“行走”腿,如(c)所示。当仅下调Dfd时,孵化出来的幼崽只缩短了两对腿。
当研究者衰减两个基因称为过程和可控硅爸爸longlegs胚胎,由此产生的个人发展三对缩短“行走”的腿,(d)所示。只是目前下调的时候,小海龟的结果显示两条腿缩短(c)与“控制”的蛛形纲动物(b)。(图片来源:盖尼特等人/英国皇家学会学报B)
映射的基因组
盖尼特说,研究人员花了两年时间绘制了P. opilio基因组的全部5.8亿个碱基对,这大约是人类基因组的六分之一。
盖尼特说,一旦完成了这一工作,研究人员就会通过比较opilio的基因组和其他昆虫的基因组来搜索可能导致长腿的基因图谱,比如果蝇(Drosophila melanogaster),科学家已经发现了哪些基因编码了腿。
通过比较,我们发现了两个Hox基因——一组编码胚胎发育过程中特定身体部位的相关基因——分别是畸形(Deformed, Dfd)和性梳减少(Sex comb reduced, Scr),它们与其他物种的腿部发育有关。
关闭基因
研究人员确信,Dfd和Scr基因在opilio的长腿发育过程中发挥了作用。但Gainett说,尚不清楚是否需要关闭这两种功能,或者某种组合就足以改变腿的形状和大小。
因此,研究人员在胚胎发育过程中下调了这些基因,以观察这种变化是否会影响长腿的发育。
为了做到这一点,他们使用了一种被称为RNA干扰的过程,这种过程的灵感来自活细胞用来抵御病毒的过程。当病毒入侵细胞时,一种被称为RISC复合体的蛋白质结构识别出入侵者的双链RNA。然后,细胞可以锁定并关闭相应的信使RNA (mRNA),这是一种单链RNA,用于帮助转录或阅读基因,198彩提现晚到账能找客服申请18快延迟红包o,真的是很人性化,其实198彩票平台出款的时间也就是10分钟以内,198彩有时是因为网络不稳定的原因才延迟到账的。,病毒利用它在细胞内繁殖,Gainett说。
然而,生物体也会产生信使rna来制造新的蛋白质。因此,科学家们重新设计了RISC复合物,通过将这些基因伪装成病毒来沉默Dfd和Scr的mRNA。
盖尼特说:“通过合成与你感兴趣的基因匹配的人工双链RNA,并将其注入胚胎,就有可能干扰该基因的表达。”
变形的腿
同时关闭Dfd和Scr基因导致个体有三对缩短的“行走”腿。它们还会改变形状。
盖尼特说:“当Hox基因被下调时,这些腿附肢就会变成短的、可以操纵食物的附肢,198彩票开户请认准官方唯一直属总代团队1号团队,免费开户即可领取注册彩金,下载客户端可以申请198彩挂机软件,申请198彩票代理权限,只要你有量,我们绝不亏待你,只有198彩才能让你白手起家,0投入却可以198彩票手机优惠短期内迅速致富。,称为须肢。”
除了比它们正常的腿短得多之外,须肢有六节,而不是正常腿上通常的七节;盖奈特说,须肢也缺乏一种叫做跗关节的特殊关节,这种关节使它们的腿具有适当移动所需的灵活性,并帮助它们感知周围的世界。
然而,并不是所有的胚胎的腿都变短了。第四对腿仍然长到原来的长度。盖尼特说:“这是因为第四对腿可能需要输入第三个Hox基因来决定它们的命运。”“这是我们目前正在调查的事情,”他补充说。
盖尼特说,一些畸形胚胎孵化时腿变短,但它们都在成年前死亡。
理解蛛形纲动物
盖尼特说,这些发现有助于揭示动物王国中最不寻常的身体结构之一。他补充说:“它们(长腿爸爸)的存在时间比我们长得多,大约有4亿年。对我来说,我们能够推断出很久以前动物形态是如何进化的,并更多地了解与我们共同生活在这个星球上的生物,这真是太神奇了。”
盖尼特希望这些发现也能在了解其他蛛形纲动物身体部位方面取得突破。
盖尼特说:“我认为未来的研究有可能阐明蛛形纲动物的其他独特结构是如何形成的,比如螯肢(蜘蛛的尖牙)。”
这项研究于8月4日在线发表在《英国皇家学会学报B》上。