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一项新的合作推进了EvoDevo的发展领域

马萨诸塞州阿默斯特大学的进化和发育生物学家Craig Albertson及其同事报告说,他们已经确定了一种分子机制,该机制使生物能够根据其所处的环境改变其外观。表型可塑性。

除了首席研究员Albertson和Rolf Karlstrom之外,该团队还包括刚毕业的博士生Dina Navon和Ira Male,目前是博士学位。候选人Emily Tetrault和本科生Benjamin Aaronson。他们的论文现在发表在《美国国家科学院院刊》上。

阿尔伯森(Albertson)解释说,该项目源于对更好地了解基因与环境如何相互作用以指导解剖形状的渴望。“我们知道我们的特征是由基因决定的,但是我们也知道许多物理特征也是由环境塑造的。例如,在同卵双胞胎中,如果一个成为长跑运动员,另一个成为健美运动员,最终将具有不同的体格。骨骼对这种环境输入特别敏感。”

阿尔伯森(Albertson)使用的系统-丽鱼科鱼类-在整个科学界被称为表型可塑性的拥护者,该系统可以在一个季节内改变颚骨的硬度或形状以适应喂养条件。它们还因其快速的进化和下颚形状的多样性而闻名,这使丽鱼科鱼能够适应多种不同的食物来源,包括藻类,浮游生物,鱼类,蜗牛甚至其他鱼类的鳞片。

阿尔伯森(Albertson)在过去二十年中的大部分时间里都在尝试揭示遗传差异,这些遗传差异是物种之间下颚形状差异的基础。现在,他和同事们将被广泛研究的称为刺猬(Hh)信号通路的化学/分子系统视为重要角色。最近,他探讨了相同的途径是否也可能通过表型可塑性促进了物种内部颌骨形状的差异。

随着艾伯森(Albertson)了解更多有关这种分子途径如何工作的信息,一个重要线索来了。他解释说:“大多数细胞,包括制造骨骼的细胞,都有一个著名的机械传感器,称为初级纤毛。缺乏这种细胞器的细胞无法感知或响应环境输入,包括机械负荷。指出,Hedgehog途径的几个关键蛋白质成分与该结构在物理上相关联,使其成为环境敏感信号的明显候选者。”

在当前的研究中,研究小组首先表明,使用不同的觅食方式强迫饲养的丽鱼科鱼的骨沉积速率可塑性与不同的Hh水平有关。在放下更多骨头的环境中的鱼中检测到更高水平的信号,反之亦然。为了真正解决这个问题,阿尔伯森(Albertson)与卡尔斯特伦(Karlstrom)合作,后者先前已经开发出了先进的工具来研究斑马鱼中的Hh信号。

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