非洲麗魚「冬眠」秘密：古老基因賦予超凡生存能力

awcc

非洲麗魚的胚胎透過進入滯育狀態來度過乾旱季節，牠們利用古老的基因來暫停和恢復胚胎發育。
類似的基因表達模式也存在於其他物種中，包括小鼠。
圖中呈現的是藝術家想像的休眠狀態下的魚類，而非胚胎。（圖片來源：SciTechDaily.com）


非洲麗魚（African turquoise killifish）是自然界奇蹟的象徵，牠們生活在辛巴威和莫三比克的季節性池塘中，面臨著每年旱季的嚴峻考驗。為了生存，麗魚的胚胎會進入一種極端的休眠狀態，稱為「滯育」（diapause），長達8個月，甚至在實驗室中可以延續至兩年。

據《每日科技網》（scitechdaily）報導，一項日前發表在《細胞》（Cell）期刊上的最新研究揭示了這種非凡的生存機制背後的演化奧秘。研究團隊發現，麗魚在不到1800萬年前進化出滯育能力，牠們利用了4.73億年前就已存在的古老基因，並重新調整了這些基因的調控區域，讓牠們能夠在休眠狀態下維持生命。

麗魚的胚胎滯育也發生在其他脊椎動物中，包括魚類、爬行動物和一些哺乳動物。然而，麗魚的滯育狀態十分極端，因為牠們的胚胎在發育到較晚階段時才會進入休眠狀態，而且休眠時間極長。研究人員表示，麗魚是已知唯一能在發育後期進入滯育狀態的脊椎動物。

為了了解滯育的演化過程，研究團隊分析了非洲麗魚（Nothobranchius furzeri）在不同發育階段的基因表達模式，特別關注了被稱為「旁系同源基因」（paralogs）的基因複製，因為基因複製是新基因起源和特化的主要機制之一。研究人員發現了6247對旁系同源基因在滯育過程中表現出特化的基因表達模式。令人驚訝的是，他們估計大多數與滯育相關的基因是「非常古老」的旁系同源基因，起源於4.73億年前。

研究人員還發現，在其他一些麗魚物種中也存在着滯育現象，例如南美麗魚（Austrofundulus limnaeus），牠們也獨立進化出了滯育能力。研究團隊比較了非洲麗魚和南美麗魚的基因表達模式，發現它們之間存在顯著的重疊，但在兩種不進入滯育的麗魚物種中，則沒有發現這種重疊現象。此外，研究人員還發現，小鼠（Mus musculus）胚胎在滯育過程中的基因表達模式與麗魚高度相似，並且小鼠中與滯育相關的基因也具有非常古老的起源。

研究人員進一步探討了這些與滯育相關的基因在麗魚中的調節機制，他們發現了一些關鍵的轉錄因子（transcription factors），這些轉錄因子控制着滯育過程中基因表達模式的改變，包括REST和FOXO3，這兩種轉錄因子已知在哺乳動物的冬眠過程中表達（冬眠是另一種形式的休眠）。值得注意的是，這些調控基因中的許多參與了脂質代謝，而脂質代謝在滯育期間具有獨特的模式。

研究團隊計劃繼續研究不同物種如何調節滯育，以及深入探究脂質代謝在滯育和其他休眠形式中的作用。這項研究不僅僅揭示了生命演化的奧秘，也為我們理解生物體如何適應環境提供了新的方向。未來，研究人員將繼續探索這些古老基因的奧秘，或许能夠為人類克服疾病，延緩衰老提供新的思路。



資料來源 : 自由時報
https://news.ltn.com.tw/news/world/breakingnews/4700715