新科研协调立创举 破解海马基因防绝种

研究显示,在已测定全基因组的鱼类中,海马的进化速度是最快的。海马没有牙齿是因为缺少与釉质蛋白有关的基因。

苏德铭 报道

tohtm@sph.com.sg

海马让人充满好奇,虽属鱼类,但外形却不似鱼,“怀孕生子”的责任也由雄性代劳。一组由本地研究员协调的国际研究小组成功为海马的基因组解码,助科学家了解海马特征的形成,也可能拯救海马步向绝种的命运。

这是科学界首次破解海马的全基因组,其研究成果受到国际关注,在上个月15日登上知名科学期刊《自然》(Nature)的封面。

这项研究进行了约四年,研究小组由34名来自新加坡、中国与德国研究室的人员组成,并由新加坡科技研究局(A*STAR)属下分子与细胞生物学研究院(Institute of Molecular and Cell Biology,简称IMCB)的研究主任文卡塔斯教授(Byrappa Venkatesh)负责三地联合研究的协调工作。

研究小组排序出的是虎尾海马(Hippocampus comes)的全基因组。有26年基因组学研究经验的文卡塔斯接受《联合早报》访问时指出,选择这类海马是因为东南亚海域中,其数量较多,而选择海马为“研究对象”,是因为它们有许多与其他鱼类不同的特征。

例如,海马有管状长嘴而没有牙齿、没有腹鳍(pelvic fin)和尾鳍(caudal fin)、全身没有鳞片但却覆盖硬骨骼等。雄性海马也有育儿袋,雌性海马会将卵子放入袋中,雄性海马会孵化胚胎直到分娩。

研究显示,在已测定全基因组的鱼类中,海马的进化速度是最快的。虽然有关机制还不太明确,但可推测的是较高的进化速度可能与海马的特殊外形有关。

研究员也发现,海马缺失了一些鱼类与人类共有的基因,如与釉质蛋白(enamel proteins)有关的基因,这可解释为何海马没有牙齿。

文卡塔斯指出,破解海马基因组有助科学家了解海马的进化过程及其特性,这可促进针对海马人工繁育和生态保护的工作。

“海马在中医学里有药用价值而遭大批捕猎,虽然不属于濒临绝种的动物,但面对风险。为它们的基因组解码,或许能拯救一些海马的种类。”

有助研究人类遗传病

文卡塔斯也说,为动物进行基因组排序,再与人类基因组对比,能让科学家进一步了解人类基因,也许能给研究遗传病症的研究员提供重要线索,而此次海马基因组的破解也不例外。

他举例,这次研究的另一大发现是海马基因组中缺失一种决定生物肢体发育的“Tbx4”基因,因此海马并无腹鳍。“这发现让我们更了解Tbx4基因与人类的关系,或许对日后研究与腿部发育相关的遗传病症有帮助。”

本次海马基因组排序是大型跨国研究“一万基因组计划”(Genome 10K)的一部分,该计划旨在为一万种脊椎动物排序出基因组。

文卡塔斯说:“这次的突破非常有满足感。海马是世上最神秘也最特别的动物之一,能破解它基因背后的奥秘对我来说意义重大。”

但他坦承,基因组排序的工作极度繁琐,而不是每次都有预期中的重大发现,研究结果有时难免会让研究人员灰心。“无论如何,我们还是会继续为更多动物的基因组进行排序,继续为基因组学知识的创建尽一份力。”

文卡塔斯透露,接下来计划对海马的基因组做更深入的研究,也会尝试为“多鳍鱼”(Bichir)进行基因组排序。

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