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让斑马鱼的鳍变成“手臂”,科学家复制了这个关键步骤

2021.2.05

  

  通过调整单个基因,美国哈佛大学的科学家改造了斑马鱼,使其显示出开始形成类似四肢的附肢。研究人员在筛选各种基因突变及其对鱼类发育的影响时,偶然发现了这种突变,这可能会为脊椎动物从海洋到陆地的转变提供线索。该发现于 2 月 4 日在《细胞》(Cell)上发表。

  研究人员发现,四足动物和硬骨鱼类的共同祖先具有形成类肢结构的能力,而突变则导致了斑马鱼胸鳍骨骼的“近端桡骨”(proximal radials)的产生。前臂的形成需要Hox11基因,而Vav2和Waslb这两个基因中任何一个的突变,都能够驱动hoxa11b(Hox11的同源基因)的表达增强。有了这种突变,一组被称为“中间桡骨”(intermediate radials)的新的长骨得以发育,并能够与现有的近端桡骨关节相连,形成一个类似于肘关节的关节。

  随着这些突变体的发现,研究人员在脊椎动物如何迈出在陆地上运动的第一步,以及这一过程所必需的遗传和发育机制等问题上开启了新的思路。不过,这些新骨骼是否改变了斑马鱼胸鳍的功能仍然是一个问题。下一步,将结合更精细的视频显微镜来确定这些新骨骼的关节是否足以影响鱼的移动方式。


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