9778818威尼斯官网:物变为一夫一妻制,蝴蝶飞蛾

9778818威尼斯官网 1 研究进化的一个重要目标是,当生物中出现一种新的形态结构,找到其背后的基因变化。据英国剑桥大学官网近日消息,该校科学家通过对多种亚马孙袖蝶做基因测序分析发现,控制它们翅膀上不同条纹和斑点的基因开关各自独立,而且不同袖蝶都有这些基因开关,就像一种基因画笔盒,能通过异种交配来产生新花纹。 对于进化而言,种间基因交换非常重要,人类也曾发生过这类交换,可能正是这些交换帮我们在高纬度地区生存下来。在蝴蝶中,交换翅膀花纹模式能让不同蝴蝶拥有相同的示警信号,抵御它们的天敌,这种现象也叫拟态。袖蝶翅膀的花纹常见为两种模式结合,前翅为一对丹尼斯红斑,后翅为像扇子似的放射形红纹。 研究人员对17种142只袖蝶做了测序,对比了它们的DNA数据,一直追溯到近200万年前,研究它们前后翅的两个花纹区域是怎样结合的。他们发现,虽然这些花纹的基因开关彼此相邻,却可以独立操作。从近200万年前那次偶然杂交的位点开始,每种花纹开关只进化过一次,且所有袖蝶都有这些开关。 参与该研究的剑桥大学动物学系教授克里斯吉金斯说,蝶翅上不同的色块由不同的基因开关控制,可以独立打开或关闭。而这些开关在各种袖蝶中都有,通过不同组合就能产生新的花纹。通过鉴别各基因开关与花纹多少、何时进化、如何分化之间的关系,能绘出袖蝶物种进化树,显示它们的种间色彩跨越。 另一位研究人员、剑桥大学动物学系的理查德沃班克说,这种进化画笔的关键是每个基因开关都是独立的,而开关控制的基因相同,每次编码同一种蛋白质。由于开关独立,它们更细微也更强大,允许进化上的修修补补而不影响控制脑和眼睛的基因部分。这种模块化意味着开关很小一片基因就能在蝴蝶翅膀上产生某种花纹,就像一种基因画笔盒。

英国《自然》杂志近日发表了两项独立的遗传学研究,共同验证了一个负责蝴蝶和飞蛾翅膀上颜色和色彩图案的基因。这个基因和与之相关的一个突变,控制了工业革命期间桦尺蠖颜色变暗的现象。该研究还发现,这个基因也决定了一些蝴蝶物种的天然色彩图案变化。

为什么有些动物会与他们的伴侣有关,有些则不是?根据德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员领导的一项新研究,该研究对10种脊椎动物进行了研究,进化使用了一种通用公式将非一夫一妻制转变为一夫一妻制物种

加拉帕戈斯鸬鹚如何丧失飞行能力

基因组是生命的总开关,而深入研究、解析基因组则是贯穿生命科学的一条主线。北京林业大学研究团队近日提出了研究基因组结构、变异、功能与进化的新方法。有关论文新近被国际知名期刊《植物科学趋势》在线发表,受到了国内外学术界的关注。

桦尺蠖在遗传学和进化生物学中有着重要的研究意义,因为它是众所周知的“工业黑化”案例——正是工业城市的兴起让桦尺蠖的颜色变暗了。在19世纪中叶之前人们见到的这种蛾,全部只是浅灰色的翅膀上散布着一些黑色斑点,但在之后完成工业化的城市及附近,黑蛾所占的比例激增到近100%,在非工业化地区灰斑蛾仍然占绝对优势。这被认为是桦尺蠖为了适应污染的环境和鸟类的捕食。然而,过往的研究中,让常见的浅灰色桦尺蠖被一种以前从未见过的黑色桦尺蠖代替的特定变异,只被泛泛地确认在一个拥有13个基因的DNA区域上产生影响。

  • 提高了一些基因的活动和转向大脑中的其他人。

9778818威尼斯官网 2

据了解,利用这一新方法,研究团队分析了我国梅花基因重组、交换与交换干扰,发现梅花基因组在自然与人工选择下趋向于产生广泛分布的遗传干扰现象,具有很强的对环境变迁的适应能力。发现的几个关键染色体遗传干扰片段,对于研究该物种进化与选择育种具有重要作用。

此次,英国利物浦大学伊里克·萨凯里和他的同事们,识别出了黑色桦尺蠖的遗传背景和精确的DNA序列突变。他们发现,变异是一大块DNA序列插入了一个叫做皮质基因的结果。他们同时也进行了一个系统发育分析,将这个变异发生的时间精确定位到了1819年——工业革命刚刚开始时。

9778818威尼斯官网 3

加拉帕戈斯鸬鹚 图片来源:yahoo.com

据悉,研究人员正利用这一新方法设计胡杨与拟南芥实验,以期在植物与林木研究领域获得重要突破。

而在另一项独立研究中,英国谢菲尔德大学尼古拉·纳多和她的研究团队,用了种群基因组学和基因表达分析,揭示了蝴蝶中袖蝶属身上的图案与皮质基因的表达变化有关。这两项研究同时表明了鳞翅目颜色图案生成的一种新型基本机制,即是皮质基因让飞蛾变暗并给蝴蝶带来了图案。

“我们的研究跨越了4.5亿年的进化,这是多久以前所有这些物种共同拥有的共同祖先,”UT奥斯汀综合生物学系的研究助理Rebecca Young说,该研究的第一作者今天发表在“期刊”上。美国国家科学院。

位于加拉帕戈斯群岛最西端的费尔南迪纳岛是一片处于原始状态的区域。它还经常被使其水域沸腾的熔岩流淹没。不过,这并未阻止一种奇怪的鸟类在费尔南迪纳岛安家:全世界唯一一种不会飞行的鸬鹚。如今,一项最新研究通过患有各种罕见骨骼疾病的人类同样拥有的几十个异常基因,就这种有着短粗翅膀的海鸟如何失去飞行能力提出了解释。

来自该校计算生物学中心的消息说,研究团队以统计模型为工具,以当前二代测序技术产生的海量基因组数据为支撑,以近来包括人类、动物与植物在内的所有生物积累的遗传研究资源为突破口,提出了以多点连锁分析为基础的基因组解析新理论、新方法与新模型,为系统研究各类生物基因组变异与功能提供了重要分析工具。

作者将动物的一夫一妻制定义为与一个配偶在至少一个交配季节形成一对配对,至少分享一些抚养后代和保护年轻人共同捕食者和其他危害的工作。如果他们偶尔与另一个人交配,研究人员仍然认为动物是一夫一妻制的。

对于大多数鸟类来说,不会飞是一个严重问题。不过,正如查尔斯:达尔文在其著名的加拉帕戈斯群岛之行中所推断的,隔离会让具有这种表面看上去是劣势的物种生存壮大。对于现代科学家来说,最大的问题在于诸如不会飞行的鸬鹚等动物起初是如何变成这个样子的。和5000余万年前便进化成不会飞行状态的企鹅、鸵鸟、鹬舵、鸸鹋不同,加拉帕戈斯群岛鸬鹚仅在200万年前才同会翱翔的近亲“背道而驰”。这种年代更近的分离意味着,将在高空飞行的鸬鹚和在陆地行走的笨拙近亲区分开来的遗传变异相对较少。

国际着名数量遗传学家以色列海法大学科罗尔教授认为,这一方法对研究生物对环境的适应性与进化有重要作用。他领导的研究小组正在利用这一方法,研究果蝇在饥饿与高温胁迫下染色体结构的变化,探讨该物种在自然选择压力下的进化模式。

研究人员研究了五对密切相关的物种 - 四种哺乳动物,两只鸟,两只青蛙和两种鱼 - 每种都有一个一夫一妻制和一个非一夫一妻制成员。这五对代表了一夫一妻制独立出现的脊椎动物进化的五倍,例如当非一夫一妻的草甸田鼠及其近亲时,一夫一妻制的草原田鼠分成两个独立的物种。

美国加州大学洛杉矶分校遗传学家Leonid Kruglyak在寻访了加拉帕戈斯群岛后,开始研究不会飞行的鸬鹚是如何进化的。由于Kruglyak并未找到和这种体型巨大的鸟类相关的确凿研究,因此他着手测序鸬鹚的DNA。利用的样本来自密苏里大学生态学家Patricia Parker的实验室以及圣路易斯动物园。Parker和她的团队在加拉帕戈斯群岛上呆了好几年,睡在户外,利用改装的渔船开展工作,最终从该岛上的动物中收集了2万余份血液样本。随后,Kruglyak团队将加拉帕戈斯群岛鸬鹚的DNA同其他3种相关鸟类——双冠鸬鹚、新热带区鸬鹚和海鸬鹚的DNA进行了比对。

着名人类遗传学家美国洛克菲勒大学奥特教授认为,这一新方法可整合到人类全基因组关联分析,提高人类遗传与进化研究的功效。

研究人员比较了所有10个物种的雄性大脑中的基因表达,以确定与密切相关的动物相关的每个进化过渡中发生了哪些变化。尽管一夫一妻制作为一种行为的复杂性,他们发现每次都发生基因表达的相同变化。这一发现表明,通过基因在大脑中的表达方式,复杂的社会行为是如何产生的。

由于很多发育基因承担了多重角色,因此Kruglyak团队推断,导致鸬鹚不会飞行的遗传因素不可能在造成致命性后果的蛋白突变中找到。相反,他们开始在被称为非编码区的基因之间大量的DNA片段中寻找不规则形态,以期发现关于相同基因可能如何受到不同调控的线索。

基因组是生命的总开关,而深入研究、解析基因组则是贯穿生命科学的一条主线。北京林业大学研究团队近日提出了研究基因组结构、变异、功能与进化的新方法。有关论文新近被国际知名期刊《植物科学趋势》在线发表,受到了国内外学术界的关注。

这项研究涵盖了比以前探索的更广泛的进化时间。其他研究已经研究了与进化向新性状转变相关的遗传差异,但它们通常关注的是最多数千万年进化分离的动物,而不是本研究所研究的数亿年。

不过,这一比对并未产生结果。因此,他们又重新转向编码区——产生蛋白的基因,以寻找可能改变蛋白正常运转能力的突变。他们在加拉帕戈斯群岛鸬鹚中发现了约几十个突变基因。研究已证实,这些基因会在人类中引发被称为纤毛类疾病的罕见骨骼疾病。该疾病通常的特征是颅骨畸形、四肢过短、胸腔较小。由于加拉帕戈斯群岛鸬鹚拥有较短的翅膀和小到不正常的胸骨,因此研究人员怀疑,这种关联是明显的。他们在日前出版的《科学》杂志上报告了这一发现。

据了解,利用这一新方法,研究团队分析了我国梅花基因重组、交换与交换干扰,发现梅花基因组在自然与人工选择下趋向于产生广泛分布的遗传干扰现象,具有很强的对环境变迁的适应能力。发现的几个关键染色体遗传干扰片段,对于研究该物种进化与选择育种具有重要作用。

“大多数人不会期望在4.5亿年内,每次都会以相同的方式过渡到这种复杂的行为,”Young说。

9778818威尼斯官网:物变为一夫一妻制,蝴蝶飞蛾翅膀形色确有基因。人类所患的纤毛类疾病源自影响纤毛的基因突变。此类纤毛是像头发一样的延长物,被用于在控制脊椎动物发育的细胞间传递化学信息。当这些信号失去平衡,身体会以一种可见的异常方式生长。Sensenbrenner综合征便是一个例子。这是一种罕见疾病,据报道只有几十名患者,特征是头骨变长、四肢和手指短小、胸腔狭窄且存在呼吸系统问题。同Sensenbrenner综合征相关的Ift122基因,在加拉帕戈斯群岛鸬鹚体内发生了类似突变。另一个负责纤毛产生的Cux1基因似乎在鸬鹚长出笨拙的翅膀上发挥了一定作用。

据悉,研究人员正利用这一新方法设计胡杨与拟南芥实验,以期在植物与林木研究领域获得重要突破。

该论文的其他UT奥斯汀作者是资深作者Hans Hofmann教授和Steven Phelps教授。研究人员使用RNA测序技术和来自每个物种的三个个体的组织样本检查了10个物种的基因组中的基因活性。科学家使用生物信息学软件和德克萨斯高级计算中心的Wrangler数据密集型超级计算机检测了物种间的基因活动模式。根据序列相似性将来自远缘相关物种的基因安排到群体中,该团队能够确定导致配对连接和共同育儿的共同进化公式,这五个物种表现出一夫一妻制。

接下来,研究人员将Ift122和Cux1付诸试验。他们把突变的Ift122基因插到利用纤毛探测周围环境的土壤蛔虫体内。和正常的同类相比,由于纤毛功能失灵,发生突变的蠕虫结成一团,而不是分散在培养皿环境中。当他们把来自鸬鹚的Cux1基因插入在培养皿中生长且产生软骨的小鼠细胞中,这些细胞出现了发育不良。

来自该校计算生物学中心的消息说,研究团队以统计模型为工具,以当前二代测序技术产生的海量基因组数据为支撑,以近来包括人类、动物与植物在内的所有生物积累的遗传研究资源为突破口,提出了以多点连锁分析为基础的基因组解析新理论、新方法与新模型,为系统研究各类生物基因组变异与功能提供了重要分析工具。

不过,Kruglyak表示,这些基因同不会飞行之间的关联仍是一个假设。“理想的试验是让一只加拉帕戈斯群岛鸬鹚会飞行或者让另一只鸬鹚无法飞行。”Kruglyak说,有一天这或许能通过像CRISPR基因编辑一样的工具实现。“随着技术不断改善,我们可以测试鸟类体内的这些基因突变并且观察翅膀的发育情况。”

国际着名数量遗传学家以色列海法大学科罗尔教授认为,这一方法对研究生物对环境的适应性与进化有重要作用。他领导的研究小组正在利用这一方法,研究果蝇在饥饿与高温胁迫下染色体结构的变化,探讨该物种在自然选择压力下的进化模式。

“这项研究很重要且激动人心,因为它为不能飞行可能是如何进化出来的提供给了一种新机制。”蒙大拿大学生物学家Natalie Wright表示,大多数研究人员怀疑,导致鸟类在向成年过渡时仍保留了幼年特征的改变造成了飞行能力的丧失。加拉帕戈斯群岛鸬鹚——笨拙的翅膀使其像一只过度生长的幼鸟——便是一个绝佳例子。

着名人类遗传学家美国洛克菲勒大学奥特教授认为,这一新方法可整合到人类全基因组关联分析,提高人类遗传与进化研究的功效。

本文由9778818威尼斯官网发布于科技技术,转载请注明出处:9778818威尼斯官网:物变为一夫一妻制,蝴蝶飞蛾

您可能还会对下面的文章感兴趣: