作者:唐一尘 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/8/14 22:34:57
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基因变异让金鱼会“酿酒”

 

金鱼“酿酒”避免缺氧。

图片来源:Christian Guy/Getty

金鱼及其野生鲫鱼“亲戚”能在无氧环境中生活5个月,现在人们知道了原因。近日,刊登于《科学报告》的一项新研究显示,800万年前的一次基因变异让金鱼的祖先获得额外的基因,进化出了“酿酒”功能,这让它们能在无氧环境中生存很长时间。

对包括人类在内的绝大多数脊椎动物而言,处在无氧状态下几分钟就会死亡,但金鱼及其近亲鲫鱼是罕见的例外,能在寒冷地区冰封的池塘里存活数月。此前研究发现,金鱼的骨骼肌有一种特殊的无氧代谢能力,代谢最终产物是乙醇而非乳酸,避免了乳酸在体内积累导致中毒。

“这种适应性变化在动物中非常罕见。”参与该研究的英国利物浦大学的Michael Berenbrink说。

Berenbrink与挪威奥斯陆大学的Cathrine Fagernes及同事发现,金鱼和鲫鱼生产乙醇的能力源自一个特殊的“酿酒”系统。相关基因能在环境中没有氧气时启动,功能与酿酒酵母分解葡萄糖产生乙醇的功能类似。

“通常,其他物种在氧气供应减少之前就会死亡。但利用酿酒系统,这些鱼能将缺氧产生的有害产物去除。”Fagernes说。这将有助于推动缺氧症的治疗。

分析显示,该基因由能量代谢基因 PDHc的一个基因副本进化而来。约800万年前,金鱼和鲫鱼的共同祖先体内发生了一次全基因组复制事件,所有的基因都多了一个副本。于是,两个PDHc基因中的一个继续负责原来的任务,另一个进化出了无氧代谢生产乙醇的功能。

研究人员表示,这是首次在脊椎动物体内发现这样的基因。借助该能力,鲫鱼和金鱼能在其他鱼无法生存的环境中存活,这也意味着它们能避开捕食者或竞争者。但金鱼在冬季大部分时间处于“酒驾”状态,它们的血醇水平约为55毫克/100毫升,超过部分北欧国家规定。(唐一尘)

 
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