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洞穴鱼新陈代谢的进化可能会为许多疾病的治疗提供洞察力

导读 Stowers 医学研究所的新研究调查了 100,000 多年前涌入地下洞穴系统的地表栖息河鱼洞穴鱼是如何发展出独特的代谢适应能力以在营养稀缺的...

Stowers 医学研究所的新研究调查了 100,000 多年前涌入地下洞穴系统的地表栖息河鱼洞穴鱼是如何发展出独特的代谢适应能力以在营养稀缺的环境中生存的。该研究于 2022 年 5 月 12 日在线发表在Nature Genetics上,由 Nicolas Rohner 博士实验室的高级研究助理 Jaya Krishnan 博士领导,创建了一张肝组织全基因组图谱两个独立的洞穴鱼群落以及河鱼,以了解洞穴鱼的新陈代谢如何进化以及这如何适用于人类。

从历史上看,人类已经能够在盛宴或饥荒期间适应。然而,今天,在全球许多地区,盛宴取代了饥荒,导致一系列与新陈代谢相关的疾病增加,如糖尿病、心脏病和中风。统称为代谢综合征,这些疾病与DNA 区域的基因突变有关,这些基因突变调节我们的基因如何工作以保持我们的健康;在进化的时间尺度上,恒定的“盛宴状态”处于起步阶段,对人类来说,这意味着疾病而不是适应。

这项研究标志着第一次对调节基因活性和表达的肝脏 DNA 非编码区进行了遗传作图。对于研究饥饿抵抗和新陈代谢 的科学界来说,新数据现在是一种宝贵的资源。

“对于我们或任何人来说,现在提出与新陈代谢、饮食和适应有关的相关问题是一个很好的基础,”克里希南说。

新陈代谢,或我们利用和储存能量的方式,是所有物种健康不可或缺的一部分。洞穴鱼是研究新陈代谢的理想选择;在周期性的洞穴泛滥期间,这些鱼摄入并储存它们生存所需的所有营养,直到下一次营养淹没,这可能不会再过一年。“它们可以揭示代谢紊乱,如糖尿病和肥胖症,”克里希南说,因为尽管脂肪和血糖水平升高,这些鱼仍然充满活力和健康。

“事实上,尽管这些鱼具有这些极端特征,但它们显然是健康的,根据定义,这是询问它们如何处理这些问题的好地方,”罗纳说。

真正值得注意的是,本研究中检查的两个独立衍生的洞穴鱼群落进化出惊人相似的代谢适应能力,以在黑暗、营养稀缺的环境中生存。这就提出了一个问题,我们可以从有时间进化的动物身上学到什么?更进一步,如果多个洞穴鱼种群以非常相似的方式进化,彼此完全独立,是否存在可能在人类等其他物种中触发的普遍适应机制?

“我们只知道少数可能成为治疗靶点的基因,”克里希南说。“这意味着我们需要采用新的方法来识别这些潜在的基因,以便我们可以研究它们,而洞穴鱼是我们这样做的一个非常强大的系统。”

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