科普

今夏最燃的仔:小哪吒,算卵生还是胎生?

2019-08-27 80文献解读

今夏最燃的仔:小哪吒,观影的整个过程小编从笑成神经病到哭成个傻子,看完果断粉了...

作为专业生物狗的小编,对新爱豆的认识当然不仅仅停留在颜值(论颜值当然要去粉敖丙),于是尐尐呅开始“深入”研究哪吒,比如哪吒的出生模式,算卵生还是胎生?

专业分析:我家丑萌爱豆应该属于胎生。根据哪吒的出生模式:是一个肉球,可能是裹着胎膜出生的小宝宝。

什么是卵生?什么是胎生?卵生如何进化为胎生...

哪吒_1

深圳国家基因库联合中国科学院昆明动物研究所、中国科学院大学昆明生命科学学院在《美国国家科学院院刊》(PNAS)发表了其最新科研成果:揭示爬行动物卵生和胎生繁殖模式进化的遗传机制。

什么是卵生和胎生?

卵生繁殖模式是指母体产卵,随后卵在外界环境中孵化至卵内胚胎完全发育而孵出幼体。胎生繁殖模式则是母体将受精卵滞留在子宫或输卵管内直至胚胎发育完全,由母体直接分娩产出。

胎生繁殖模式具有优化胚胎发育环境和保护胚胎不受外在不利影响的作用,因而可以大大提高后代的存活率和适合度。

卵生如何进化为胎生?这是十分重要的基础性生物学问题。过去基于生理、组织形态等方面的研究发现,胎生进化伴随卵壳退化、胚胎附着、胎盘发育、受精卵延长滞留、免疫耐受等方面相应的改变。然而,这些变化的遗传机制尚属空白。

研究对象选择

有鳞类爬行动物(包括蜥蜴、蛇和蚓蜥)约有20%的胎生物种,其独立起源次数可能达98~129次,超过整个脊椎动物的胎生起源次数的三分之二。有鳞类的胎生起源多发生在较低的分类阶元(属下、种下水平),便于进行不同繁殖模式的比较研究,因此为研究胎生繁殖模式的进化提供了一个重要的模型。

本次研究挑选了沙蜥属物种作为研究对象:青海沙蜥(Phrynocephalus vlangalii)和荒漠沙蜥(P. przewalskii)。生活在青藏高原高海拔地区的沙蜥属所有物种例如青海沙蜥,面对高海拔低温、低氧等恶劣环境,进化出了典型的胎生繁殖模式,而邻近低海拔地区近缘物种荒漠沙蜥则具有卵生繁殖模式。

主要研究结果

哪吒_2

构建两物种在不同发育时期母体输卵管/子宫组织的基因表达谱,通过基因的进化分析和表达分析,鉴定出了控制诸如卵壳退化、延迟产卵等一系列性状的关键候选基因/通路。

哪吒_3

在卵壳退化方面,研究发现在荒漠沙蜥(卵生)卵壳腺形成时期(卵黄生成期,S1期),与输卵管/子宫上皮分化、腺体发育等相关功能的基因呈现特异性高表达,而这些基因在青海沙蜥(胎生)的相应时期并没有呈现相同的趋势。如雌激素受体(ESR)介导的生长因子通路,此前报道与卵壳腺形成相关,且该通路中的部分基因在荒漠沙蜥S1期特异高表达,而在青海沙蜥中则呈现相反的表达模式。该结果表明,卵壳腺的退化可能是导致青海沙蜥卵壳退化的关键因素。

哪吒_4

研究还发现对应于荒漠沙蜥(卵生)的产卵期(S3期),青海沙蜥(胎生)在基因表达上表现出一定的差异。比如,ESR以及其它一些生长因子受体(如GHR、IGF1R)在该时期的高表达可能对胎盘的发育起到了促进作用。而PTGS2基因(起促进子宫肌肉收缩作用)在S3期之后的下调以及ADRB2基因(具维持子宫肌肉静默的作用)在整个妊娠期间的持续高表达可能促进了其产卵/仔时间的延迟。

最后,通过对不同胎生蜥蜴的趋同进化分析,发现4个基因(C7, NKTR, NBEAL2, PTX2)存在趋同的氨基酸替换。这些基因均与免疫相关,且其中两个在胚胎附着(S3期)后表达下调,可能涉及母体对胚胎的免疫调节。然而,统计发现这种趋同进化的水平并不高于随机情况下产生的氨基酸替换,同时基于胎生支系进化速率的分析也没有得到趋同的信号。这一分析结果提示,胎生进化可能更多地受基因表达的调控,而非序列变异。

本次研究中的测序数据均已保存在国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),项目编号:CNP0000203。

参考文献

Gao W, Sun Y B, Zhou W W, et al. Genomic and transcriptomic investigations of the evolutionary transition from oviparity to viviparity[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019, 116(9): 3646-3655.

图片来源:均来自参考文献,如有侵权请联系删除。

上一篇下一篇