科学家发现了太平洋石鱼极端长寿的基因驱动因素

来自加利福尼亚大学、伯克利和其他地方的一组研究人员对88种太平洋石斑鱼的基因组进行了测序和分析。撒马利亚)-其中一些物种是已知寿命最长的脊椎动物之一-揭示了长寿进化的遗传驱动因素,包括免疫和DNA修复相关途径。

花布石鱼(Sebastes dallii)。图片来源:K.Lee。

白纹岩鱼(撒马利亚dallii)。图片来源:K. Lee。

即使在近亲物种中,鱼类的寿命也有很大差异。在北太平洋沿岸发现的岩鱼就是一个例子。

这些物种中的一些,像五颜六色的印花棉布的岩鱼(撒马利亚dallii它们的寿命只有十年多一点,而该属中寿命最长的是rougheye岩鱼(撒马利亚aleutianus从日本到阿留申群岛都可以找到它,它可以在寒冷的深海海床上悬挂200多年。

它们的寿命范围很广,更不用说大小、生活方式和生态位的差异了,科学家称之为它们的表型,它们的进化只需1000万年。

这种密切相关物种之间的多样性为研究极端寿命适应的遗传起源和进化提供了独特的机会。

这位资深作者说:“你们可以把岩鱼看作是一场完美的风暴:在某些方面,无论是在个体层面上——个体鱼由于大小和深度的适应而能够存活很长时间——还是仅仅拥有所有这些不同的物种,它们正呈现出这些不同的趋势。”彼得Sudmant博士他是加州大学伯克利分校综合生物系和计算生物学中心的研究员。

“它们是一组完美的个体,而其他人只有一个物种可以研究。”

为了确定太平洋石鱼长寿的遗传驱动因素,Sudmant博士及其同事对88种不同的长寿和短命物种进行了测序和基因组分析。

他们在长寿物种和137个长寿相关基因的DNA修复途径中发现了重复的正选择特征,这些基因通过影响胰岛素信号和其他途径直接影响寿命,也通过影响大小和环境适应间接影响寿命。

他们的发现说明了基因创新是岩鱼生活史多样性的基础。

科学家们还发现,长寿石鱼的免疫抑制型丁基蛋白基因家族正在扩大,这表明这些物种对炎症的控制能力更强,或者随着年龄的增长,全身炎症增加,这可能在调节寿命方面起着重要作用。

苏德曼特博士说:“我们可以通过观察鱼类成熟时的大小和生活深度来解释60%的寿命变化。”。

“因此,仅凭这些因素,你就可以非常准确地预测寿命。这使我们能够识别使他们能够完成这些任务的基因。”

他补充说:“在这些鱼类中,胰岛素信号通路的六个不同成员正在被选择。”。

“如果你看课本,这条路径大约有9到10个核心成员,所以大多数都是在岩石鱼中被选择的。”

他说:“在这些岩鱼中,我们实际上可以观察到1000万年间发生的进化,我们观察到,当一些物种进化得很短,它们的种群规模就会扩大,而当它们进化得很长,它们的种群规模就会缩小。”

“我们可以在它们的基因组中看到这一特征,在这些物种中存在的遗传变异中。所以,适应长寿命和短寿命是有后果的。”

“一个有趣的发现是,长寿的物种有过量的特定类型的DNA突变——具体来说,核苷酸对CG(胞嘧啶-鸟嘌呤)转化为TG(胸腺嘧啶-鸟嘌呤)——已知这些突变会随着年龄增长在肿瘤中积累。”

“由于这些长寿物种中最老的雌性产生了大部分后代,这些不寻常的基因改变会遗传给长寿种群的其余部分。”

后果都发表在杂志上了科学

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Sree Rohit Raj Kolora.2021.太平洋岩鱼极端寿命的起源与演化。科学374 (6569): 842 - 847;doi: 10.1126 / science.abg5332

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