駱駝基因組蘊藏沙漠生存秘密

各種基因組技巧幫助雙峰駝在惡劣條件下生存,並賦予它們調節胰島素訊號通路和承受大量血糖和鹽水平的能力

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對於人類來說,極高的血糖水平、富含鹽分的飲食和儲存脂肪的傾向聽起來像是健康災難的配方。但對於雙峰駝來說,這些是可能幫助它們在世界上最乾燥、最寒冷和最高的地區生存下來的適應性。

蒙古和中國的研究人員已開始揭開駱駝利用生理技巧在最惡劣條件下生存的基因組奧秘。在今天發表於《自然通訊》的一篇論文中,科學家們描述了野生和家養雙峰駝的基因組草圖。

當遺傳學家首次探索新的基因組時,他們最感興趣的是“快速進化”的部分。這些活躍區域通常包含定義物種的基因,編碼使其與最近親屬區分開來的特徵。


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“我們發現,與其他偶蹄類動物(如牛)相比,駱駝體內許多與新陳代謝相關的基因正在加速進化,”論文的共同作者、中國上海生物資訊科技中心主任李亦學說。

全在血液中
駱駝和牛羊等反芻動物一樣,透過反芻來消化食物。但是,雙峰駝基因組中許多快速進化的基因調節代謝途徑,這表明駱駝在消化後如何處理營養物質是完全不同的。德克薩斯州休斯頓貝勒醫學院的分子遺傳學家金·沃利說:“令我驚訝的是,它們的新陳代謝存在顯著差異。” 這些差異可能表明雙峰駝如何在沙漠中產生和儲存能量。

這項工作表明,駱駝可以承受大量的血糖水平,部分原因是與人類 II 型糖尿病相關的基因發生了變化。作者解釋說,雙峰駝快速進化的基因包括一些調節胰島素訊號通路的基因。更仔細地研究駱駝對胰島素的反應可能有助於揭示胰島素調節和糖尿病在人類中的作用。“我對葡萄糖的故事非常感興趣,”澳大利亞布里斯班昆士蘭生物科學區的計算生物學家布萊恩·達爾林普爾說。

研究人員還確定了基因組的某些部分,這些部分可能開始解釋為什麼雙峰駝比人類更能耐受血液中高水平的鹽。在人類中,CYP2J基因控制高血壓:抑制它會導致高血壓。然而,最新研究的作者認為,駱駝擁有該基因的多個副本,即使它們攝入大量鹽,也可能保持較低的血壓。

這種粗略的分析僅僅是對駱駝基因組研究的開始。愛荷華州立大學動物基因組學家馬克斯·羅斯柴爾德在艾姆斯說:“未來工作有很多有趣的細節。”

本文經《自然》雜誌Nature許可轉載。這篇文章於2012年11月13日首次發表

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