凯发k8娱乐
你的位置:凯发k8娱乐_凯发k8国际唯一官网 > 凯发k8国际唯一新闻中心 > 凯发k8国际唯一 用12年,探寻涡虫的遗传机要:种豆居然会得瓜?

凯发k8国际唯一 用12年,探寻涡虫的遗传机要:种豆居然会得瓜?

时间:2022-06-16 12:17 点击:190 次

6.12凯发k8国际唯一

常识分子

The Intellectual

涡虫是权衡器官再生的极佳模式生物| 图源:istockphoto,Sinhyu

编者按

涡虫是权衡器官再生的极佳模式生物。1766年,普鲁士动物学家Peter Simon Pallas 最先记载下淡水涡虫令人惊叹的再生才略,拉开了涡虫再生权衡的序幕。200多年来,无数权衡者利用涡虫,构建出了一个弘大系统的权衡体系。然而,在往常的200年里,这个系统里莫得遗传学。

本文的主人公郭龙华即是这涡虫权衡雄兵中的一员,他曾是加州大学洛杉矶分校遗传学的博后,如今已在密歇根大学配置了我方的实验室,畴昔权衡将集会于病弱和再生限制的前沿问题。从他09年赴美读博于今,依然与涡虫打了12年交道。

6月1日,郭龙华对于涡虫的最新权衡在Nature认真上线,他发现地中海涡虫(Schmidtea mediterranea)1号染色体上富集了宽广与生殖系统发育联系的基因,阐发出性染色体的特征和功能。这一发现为权衡性别决定的演变提供了一个绝佳的契机。透过有性涡虫,咱们得以一窥性染色体演化的最早期的机要。

他的这一发现并非偶然,要从十几年前的博士生涯运行讲起。故事很长,但很风趣。

撰文 | 黄宇翔

责编 | 王雨丹

●  ●  ●

一个惊叹怡悦的发现

(2009.9-2013.1)

01

2009年1月,盐湖城。

一下飞机,山顶白结义皙的落基山脉坐窝映入眼帘,视线轩敞的当然怡悦令郭龙华心旷神怡。

两天后,在完成与 Alejandro Sánchez Alvarado 陶冶的口试之后,郭龙华坐窝接收了犹他大学生物学系博士名目伸出的橄榄枝,决定在落基山脉沃萨奇岭山眼下开展我方的博士权衡。

除了优美当然风景的招引,郭龙华选拔犹他大学,还因为在这里能够权衡一种独到的实验动物——淡水涡虫(Planarian)。

02

在传统的动物分类学上,淡水涡虫附庸于扁形动物门涡虫纲三肠目,芜俚散布于寰宇各地。

1766年,普鲁士动物学家 Peter Simon Pallas 最先记载下淡水涡虫令人惊叹的再生才略,拉开了涡虫再生权衡的序幕。[1]

19世纪,美国发育学家 Harriet Randolph 对涡虫的再生才略张开系统权衡,发现经过切割后的涡虫,身体的每一部分居然都能再行发育为一个完竣的涡虫个体。她由此意料,涡虫全身遍布着一类具有高度分化后劲的多颖异细胞,并将其定名为 “Neoblast”。[2]

在 Harriet Randolph 责任的影响下,另一位美国发育学家 Thomas Morgan 也对涡虫再生的问题产生了意思,他将一只涡虫 “万剐千刀” 成了279个碎屑,讶异地发现涡虫在如斯情况下一些身体碎屑依然能够再行再生出结构完竣的个体。[3-6]

Morgan在发表了数篇对于涡虫再生的权衡之后,发现无法深刻地窥见再生的机理。于是转而权衡果蝇。于是,开启了遗传学的世纪。Morgan也成为孟德尔之后的历史上最伟大的遗传学家之一:发现了染色体是生物性状遗传的实质。由此,才会有其后的DNA双螺旋的紧迫性。

图119世纪发育生物学家Harriet Randolph和Thomas Morgan对于涡虫强项再生才略的记载|图源[12]

跟着二十世纪遗传学的兴起,凭借在权衡基因调控机制方面的便利,以果蝇为代表的模式生物一跃成为鼓动发育生物学发展的领军者,而涡虫限制的权衡者们则由于枯竭遗传学技巧而导致将相识深刻到分子水平的脚步受到了限定。固然在日本和欧洲还有部分权衡涡虫的实验室,但所做的责任还未能在分子水平上有质的打破。

直到二十世纪末,Alejandro Sánchez Alvarado最先将RNA interference(RNAi)引入了涡虫再生限制:在宽广的涡虫物种中,他将元气心灵插足了一种栖居于撒丁岛的地中海涡虫(S. mediterranea)——相对于其他种类的淡水涡虫,地中海涡虫最大的优点即是安静具有四对同源染色体,这一遗传特色将成心于权衡者对其基因功能张开精细的权衡。

图2地中海涡虫|图源:wikimedia,Alejandro Sánchez Alvarado

在1999到2009年的十年中,Sánchez Alvarado 实验室完成了对地中海涡虫基因组的初步测绘与基因克隆,何况借助RNAi工夫权衡了一些演化上保守的基因在涡虫发育再生过程中的功能。[7-11]

但直到郭龙华肯求博士名宗旨2009年,涡虫的遗传学依然莫得人权衡。纵观通盘北美大陆,在那时开展涡虫权衡的实验室也仅有四个。

03

硕士时间,郭龙华在军事医学科学院贺福初忠实的率领下,通过生化技巧对肝脏再生过程中的卵白组学变化进行权衡,这段履历激励了他对于器官再生怡悦背后的复杂机制的有趣。在对再生限制进行了深度的文件阅读之后,他终于找到了我方的谜底:在现存的再生权衡系统中,从小鼠的视网膜神经节再生到线虫的畅通神经元轴突再生,再到斑马鱼的尾鳍再生,无一能与涡虫那逆天改命的再生才略同日而论。而这些系统都有强项的遗传操作才略——因此,在涡虫系统中期骗分子遗传技巧明白再生旨趣就是最招引他的权衡标的。

此前,还莫得任何实验室配置起地中海涡虫安静的有性孳生系统。于是,当郭龙华在2009年秋天加入 Alejandro Sánchez Alvarado 实验室时,他的第一项任务就是摸索怎样能让地中海涡虫在实验室中完成交配产生小涡虫。

04

不同于哺乳动物,地中海涡虫同期具有两种性器官,属于牝牡同体生物。因此尽管被人为切碎后,身体碎屑依然能再生出完竣涡虫个体。但人们意料,当然环境下地中海涡虫依然能够通过减数分裂的体式产生精细胞和卵细胞,两只涡虫交配完成受精产生出后代,以此来提高种群的基因各样性。

但在漫长的演化之路上,不知何时因何,一部分地中海涡虫的1号染色体的一部分与3号染色体的一部分位置发生了交换(遗传学上称作染色体异位),使得这些地中海涡虫失去了有性孳生的才略,但却能通过主动地将我方分红数份的方法,来兑现对自己遗传物资的复制与传递。[12] 因为自己的再生才略,这些分裂产生的片断能够再生成为新的个体,从而完成群体的繁衍。

图3地中海涡虫(S. mediterranea)具有安静的核型。上方为有性孳生品系的核型,下方为无性孳生品系的核型。不错看出无性孳生品系的1号与3号染色体之间发生了异位。

是以,地中海涡虫其实有两个品系。其一是无性孳生的个体,其二是有性孳生的个体。现在合计这两者之间因为安静的染色体易位和突变,无法产生互换。

不管孳生方法怎样,两类地中海涡虫都具有超强的再生才略。

对于地中海涡虫的演化来说,无性孳生无疑削减了物种里面基因交流的契机,在时期的长河里大要率是件祸事;但对于权衡涡虫再生旨趣的权衡者来说,地中海涡虫能进行无性孳生却是件幸事,因为这匡助涡虫权衡者们大幅简化了培养涡虫的历程,让培养涡虫变得像在培养皿中养一盘细菌一样肆意便利。无性孳生的地中海涡虫也真是足以匡助权衡者回欢跃多紧迫的科学问题,比如具有超强分化才略的Neoblast细胞究竟有何特殊之处、禁锢特定基因的功能究竟怎样编削涡虫的再生才略等等。

* 编者注:

Neoblasts是涡虫成体体内惟一具有增殖和分化才略的多颖异细胞的统称,是其损害开发和再生的细胞基础。

但无性孳生系统的内在性情,却也限定了分子遗传学器具阐述拳脚的空间。

比如说,果蝇权衡者借助UAS-GAL4系统,不错肆意地通过交配特定基因型的果蝇,对某一特定类型的细胞进行记号和校阅。而这在无性孳生的体系中要想兑现则相称难过。

在过往的十年中,Alejandro Sánchez Alvarado 实验室也曾有权衡生尝试走出惬意圈,但却缺憾地发现不知什么起因,养在实验室的地中海涡虫产卵率极低,最终缺憾停步。而在简直雷同的条目下,另一个涡虫物种Schmidtea polychroa就能够自愿地产生大量的后代,但由于其孤雌生殖的性情和多倍体的核型而无因缘子遗传学器具的开发。[13]

一朝能在有性生殖的地中海涡虫中配置起高效的分子遗传学器具,无疑将会开拓出一大片涡虫生物学所能探索问题的新寰宇。

05

1999年8月末,Alejandro Sánchez Alvarado 收到了一个来自意大利萨萨里大学 Maria Pala 陶冶寄来的小盒子。盒子名义上还残存着运载过程留住的冰霜。翻开盒子,清爽的水中游动着五十来只地中海涡虫——Maria Pala 陶冶瞻仰于权衡这一具有超强再生才略的神奇物种,在地中海各地收集涡虫进行权衡,此番应 Alejandro Sánchez Alvarado 的请求,粗犷地支持了我方团队在撒丁岛郊外穷困收集所得的有性孳生型野生地中海涡虫。

Alejandro Sánchez Alvarado 的博后 Peter Reddien 将一只涡虫反复割断指令再生,取得了一群表面上基因信息十足疏通的克隆涡虫,定名为“S2克隆系”。在 Peter Reddien 离开团队到麻省理工学院自强不断之后,实验室的料理员便接办了这批虫子。

涡虫的生计才略极强,在水中饿上一个月固然体型会显耀平缓,但只消复原食品供应就能再行兴盛活力。因此只消依期给涡虫投喂一些食品,特定的克隆系就能胜利保存下来。

因此,当郭龙华在2009年秋天运行尝试对地中海涡虫孳生条目进行优化时,不仅有实验室前人分离出的 “S2克隆系” 可供使用,还有 Maria Pala 陶冶的小盒中那五十来只当年那批从撒丁岛收集来的地中海涡虫——涡虫的寿命极长,是以它们在实验室生活了十年后依然元气心灵充沛。

因此,郭龙华一边尝试指令 “S2克隆系” 的涡虫们进行孳生,一边从 Maria Pala 陶冶的小盒子中的其他涡虫个体均分离新的涡虫克隆系。

郭龙华最先探索了培养温度、光照周期等环境因素对于涡虫产卵率的影响,但令人失望的是,不管怎样变化指令条目,培养皿中依然达到性进修的涡虫就是不进行交配(郭龙华为此还故意安放了录像头对涡虫们的性生活进行了全天候的 “监视”),当然也不会产生幼虫。

涡虫会不会存在能激励性欲的激素呢?通过基因序列比对,郭龙华发现,哺乳动物中由下丘脑产生的促性腺激素分泌激素(GnRH, gonadotropin-releasing hormone)在地中海涡虫的基因组中也存在相似的同源基因。为此他别离克隆抒发了在包括地中海涡虫在内的多种生物的GnRH激素,但愿能激起手中这些涡虫们的孳生期望。

但令他失望的是,不管是径直体内打针,照旧在涡虫孕育环境中添加GnRH激素,涡虫们一个个依然心如铁石、不为 “色” 动。

快要一年的时期往常了,到了2010年夏天,郭龙华依然在为地中海涡虫们对于绵延子嗣的绝望派头而惧怕。

06

中国有一句俗语:“温饱思淫欲。”

郭龙华寄望到,由于地中海涡虫们着实过于 “耐饿”,因此以往的涡虫权衡者在饲料投喂方面并不太上心,至少实验室料理员在守护那些永久储存的涡虫时基本是实践了 “只消饿不死就行” 的喂食战略。

但历来如斯,就一定最合适吗?

对涡虫们的喂食频率进行限制后,郭龙华发现,只消涡虫们能每周安静地获取一次食品补给,就坐窝有了交配的意思。

正本,比拟于其他的环境因素,食品的供给才是影响地中海涡虫孳见效能最主要的因素。

于是地中海涡虫在实验室中的孳生问题得到了措置,郭龙华很快就勾画出了地中海涡虫生活史的特征:大部分涡虫会在交配约一周时期后产下数个卵囊(egg capsules),再经过两周之后每个卵囊中会孵化出一到十只幼虫,在获取安静食品的情况下,幼虫经过六周傍边的时期会发育至性进修阶段。因此算下来一只涡虫从产卵到发育进修的孕育周期只需要两个月出面的时期,这同小鼠和斑马鱼相似,但是低廉许多。

利用涡虫惊人的再素性情,郭龙华不错将一只涡虫拦腰截断,然后让两段身体别离再生出的涡虫交配孳生出小涡虫——淌若地中海涡虫有性孳生的遗传方法与哺乳动物疏通,那么这只小涡虫会赶紧得到父母各自一半的遗传物资。这种实验室中的杂交操作致使依然超出了 “至亲孳生”,因为小涡虫的 “父母” 着手于合并条涡虫,基因组因素在表面上是十足一致的。因此,即使最先的那只涡虫两个同源染色体上的基因序列存在互异(在遗传学上称作 “杂合” 怡悦),那么按照孟德尔遗传定律,在经过郭龙华多代杂交之后,子代涡虫两个同源染色体上大部分的基因序列应该十足疏通(遗传学上称作 “纯合子”)。

最终,郭龙华从一只 “S2克隆系” 启航,栽种出了这只涡虫的十代重孙,形成了 “十世同堂” 的异景谱系(图4)。

图4郭龙华在 “S2克隆系” 中构建出了壮观的“十世同堂”遗传谱系|图源[14]

此时 Alejandro Sánchez Alvarado 应Stowers权衡所的盛意邀约,依然将实验室搬到了堪萨斯州。

那么问题来了,怎样通过实考据据,来磨练地中海涡虫是否也同咱们一样苦守孟德尔遗传定律呢?

07

当年,孟德尔之是以能通过豌豆杂交实验发现遗传定律,很猛进程上要感谢他所使用的权衡系统——豌豆。

孟德尔将豌豆的种皮神色、种子的鼓胀进程等这些不错径直人为观望的怡悦称作 “性状”。今天咱们清醒,孟德尔的行运之处在于,每一个他所知悉的性状恰好都是由一双等位基因所决定的。因此通过统计特定性状在子代豌豆中出现的比例,孟德尔得以意料出决定性状的 “遗传物资” 从亲代向子代传递的法例(孟德尔的年代还莫得 “基因” 这一宗旨)。倘若孟德尔选拔知悉的性状由多组基因共同决定(比如人的身高),那惟恐他很难对实验终局进行证明。

得益于分子生物学工夫的发展,郭龙华无须重走孟德尔的老路——从 “性状” 上判断遗传信息传递的法例。在当代测序工夫的匡助下,郭龙华能径直 “读取” 基因组上的序列信息,找出同源染色体上存在互异的序列(即上文提到的 “杂合子”),然后知悉这些杂合子序列在亲子代之间的遗传特征。根据孟德尔遗传定律的预计,淌若这些杂合子序列编码的卵白不影响往常的受精和发育,那么应该不错知悉到:纯合子和杂合子在子代个体中各有一半的概率出现。

那么该怎样从涡虫的基因组中 “找出” 这些杂合子序列呢?郭龙华将元气心灵集会在了一类被称作“单核苷酸各样性”(single nucleotide polymorphisms, 下文简称 “SNP”)的特殊杂合子序列上——SNP是指一双同源染色体上在特定位置发生了碱基替换。值得瞩目的是,SNP处所的位置未必在基因里面,即使是存在于某个基因中,也未必会对最终编码出的卵白的功能变成紧迫影响。但对于郭龙华探索地中海涡虫遗传特征的实验宗旨而言,这些SNP在亲子代间出现频率的变化依然弥散为他的科学问题提供谜底。

郭龙华利用RNA深度测序的办法来寻找涡虫基因组中的SNP位点。RNA深度测序是最先提炼出细胞的RNA,经过逆转录取得互补DNA后测得序列。

既然找到一部分SNP就足以对涡虫的遗传法例进行磨练,因此郭龙华根据我方的实验宗旨,选拔对 “十世同堂” 谱系中一只第六代涡虫(记作F6)和它的十只子代们(计作F7)进行RNA深度测序。

请读者知交们瞎想,假若其中一组SNP在F6涡虫中存在A和B两种形态,淌若涡虫的遗传慑服孟德尔定律,那么在宽广的F7涡虫中,该SNP位点的基因型有25%的概率为A/A,50%的概率为A/B,25%的概率为B/B。但是这个概率的野心传统上需要很大的样本量(100-200以上)。

因为是在11只涡虫顶用三千个SNP磨练孟德尔遗传,按照传统的卡方磨练方法,11这个样本量太小了,是以郭龙华利用的是更为可观的SNP数目的上风。他磨练了这三千个位点在11个涡虫中基因型的散布。淌若允洽孟德尔遗传法例,这些位点中杂合和纯合气象在11个个体中的比例的散布应该允洽正态散布。

实验情况是,那些不错从F6杂合变成F7纯合的位点如实允洽预期。但是从F6杂合到F7杂合的位点所占比例过高了!十足相悖了孟德尔遗传的预期!三千位点中60%在一齐11个个体中都是杂合。

接下来,郭龙华从三千多个候选SNP经心挑选了7个,在 “十世同堂” 谱系中期骗传统分子生物学的 “PCR+桑格测序” 方法进行考据。

但在郭龙华所挑选的7处疑似存在SNP的位点之中,有4处允洽孟德尔定律的预计,另外的3处却有悖于孟德尔定律,在F7中一齐阐发为A/B的杂合体气象,考据了前期的分析。

这是怎样回事呢?

为了磨练这一杂合体安静遗传的怡悦是否是涡虫基因组中的普遍怡悦,郭龙华不吝滥用,对F0 、F 2、F6、F8四代涡虫进行了DNA深度测序。终局令他大为颤抖:经过了8次杂交,竟有70%在F0中阐发为杂合的SNP位点在F8中依然一齐以杂合体式存在。何况这些SNP位点并非纠合于基因组的某一个特定区域,而是芜俚地散布于大致3亿碱基对的基因组空间中(占到了涡虫全基因组的37.5%)。

图5郭龙华发现70%的SNP位点存在安静杂合遗传的怡悦|图源[14]

难道说,他发现了一个孟德尔定律的例外怡悦?

08

这一杂合体安静遗传的怡悦,会不会是由于在实验室十几年繁衍而被人为引入的变异呢?

为了磨练这一可能,Alejandro Sánchez Alvarado 和郭龙华两人于2015年头来到 “S2克隆系” 的原产地撒丁岛进行科考,讨论生活在当然环境中的地中海涡虫是否也存在杂合体安静遗传的怡悦。

基于DNA深度测序的实验终局,郭龙华将82个SNP序列刻入了一个DNA芯片,然后提炼野生涡虫的DNA,加入芯片中检测其在相应位点SNP的基因型(杂合?纯合?)。

郭龙华一转在撒丁岛北部三处相互距离数十公里的区域,收集了几十只野生地中海涡虫,经过DNA芯片磨练后,他们惊喜地发现,有39处不允洽孟德尔遗传的SNP位点在一齐的野生地中海涡虫中都以杂合体的体式存在!

这究竟是单纯赶巧使然?照旧背后有演化力量在鼓动?

郭龙华和 Alejandro Sánchez Alvarado 此时依然意志到,他们在不经意间可能依然从分子遗传学踏入了演化生物学的寰宇,有契机为一个有名的演化表面提供最新的阐释!

09

基因的各样性对于守护物种生计至关紧迫,而有性孳生方法的产生大幅擢升了物种里面基因交流的契机,使得通盘物种能更好地应答环境变化所带来的挑战。

但倘若一个物种在物理上被分隔在了一个很小的区域,至亲孳生就变得不可幸免。一种演化生物学见识合计,永久至亲孳生的物种最终必将走向毕命。对于涡虫而言,强项的自我再生才略和较弱的资料挪动才略,使得至亲孳生的频频发生在其演化阶梯上似乎不可幸免。

那为什么经过数亿年时期的浸礼,地中海涡虫依然在撒丁岛上生生持续地繁衍着。这背后,是否赋存着某种能够对抗至亲孳生劣势的奥妙力量?

也许,谜底就笼罩在地中海涡虫基因组中那些 “果断” 绵延的杂合体之中。

一个初步模子的提议

(2013.1-2016.7)

01

2013年头,郭龙华依然通过对四代 “S2克隆系” 涡虫的DNA深度测序,发现存多达70%的SNP位点会安静地以杂合体的体式进行遗传。

这一发现很当然地引出了两个新的问题:最先,这70%杂合遗传的SNP在染色体上是均匀散布的吗?尽管DNA深度测序终局依然标明,这些SNP覆盖涡虫37.5%的基因组区域,但此时涡虫基因组的数据仍然是一个个衰退的 “片断”,尚未经过系统的拼装。换句话说,那时人们对于涡虫基因组的清晰还停留在 “单丝不成线” 的阶段,因此郭龙华所发现的杂合遗传位点在染色体上的定位依然不知所以;其次,究竟是什么生物学机制导致了涡虫中如斯大畛域的杂合遗传怡悦?在细胞水平上,这些位点的杂合偏好是发生在受精过程之前,照旧受精之后的胚胎发育过程?回应这些问题无疑会增进咱们对于生物发育机制的清晰。

对于第一个问题,即使破耗了许多元气心灵,但直到2016年头郭龙华也没能得到一个心仪的谜底。

02

对于第二个问题,郭龙华从2013年运行对一系列假说进行了磨练。

该怎样证明安静遗传的杂合怡悦呢?也许聪惠的读者最先猜到的一种可能机制是:之是以在发育十足的子代涡虫中只可知悉到杂合体,是因为基因型为纯合的受精卵存在发育劣势,在胚胎期就提前早死了。磨练这一可能的方法也很径直,郭龙华在涡虫交配产下卵囊后剖解卵囊,通过组织染色的方法,分析在不同天数中发育速率停滞的晚期胚胎数目。

统计的终局标明,胚胎发育停滞的数目要远低于往常孵化出的幼虫数目,这教唆:在胚胎发育晚期就依然是以杂合体式存在的了。

另一种可能性是:包含杂合遗传区域的基因片断,在地中海涡虫的基因组中发生了 “基因复制” 变异(gene duplication)。具体来说,就是在一个同源染色体上同期包含 “A” 和 “B” 两份拷贝,两个同源染色体实验上依然在杂交过程中兑现了纯合,涡虫实验的基因型是 “AABB/AABB”,因此被深度测序 “误合计” 是杂合体。

要想磨练这一可能性,需要对涡虫的精细胞和卵细胞别离进行测序。淌若在单倍体的精细胞和卵细胞中也能检测出杂合体的存在,那就证实郭龙华所知悉到的杂合遗传只是是基因复制变异所带来的一种假象。

在2016年年头,郭龙华终于收成了对 “S2克隆系” 11个精细胞和15个卵细胞单细胞测序的实验终局。

很彰着,之前郭龙华所知悉到的杂合遗传怡悦并非来自 “基因复制”:统统测得的生殖细胞在每一处杂合遗传的位点都只包含一种SNP。

更为风趣的是,郭龙华发现这些SNP位点相互之间还存在着“高度绑定”的奇妙怡悦:淌若一处杂合遗传位点的SNP详情了,在其他几百个位点的SNP也可随之详情。它们就像是一组磨炼良好的队列,一人上前(某个位点的SNP类型定下来),其他的几百人也一定“同进同退”,选拔相应的SNP类型,毫不会作 “叛徒”。用遗传学的术语来说,这几百个杂合遗传位点“高度连锁”,属于一个 “单体型”(haplotype)。

于是,郭龙华与 Alejandro Sánchez Alvarado 基于生殖细胞测序的终局提议了一种证明杂合遗传怡悦的假说:他们将这些杂合遗传的位点根据SNP别离界说为 “J型” 和 “V型”。在交配事后,只好单体型不同的精卵细胞之间才智往常地完成受精过程,形成 “J/V” 的受精卵。

随后,郭龙华发现我方从实验室的 “家传小盒子” 均分离出的宽广涡虫克隆系中,不错进行杂交的品系基因型一齐为 “J/V”。而其中一个名为 “D5” 的克隆系里面固然奋勇交配,产下比其他克隆系更多的卵囊,但这些卵囊中却孵化不出一只子代涡虫。而淌若将 “D5” 克隆系与S2克隆系的涡虫进行交配,却能产生往常数目的子代涡虫。这一怡悦曾令郭龙华感到十分困惑——跟着 “J/V” 单体型模子的提议,郭龙华发现,D5克隆系中这些杂合遗传位点正本高度纯合,具有 “J/J” 的基因型,这为郭龙华证明杂合遗传的模子更增添了一分凭证。

2016年夏天,郭龙华博士毕业。2016年12月5日,他对于地中海涡虫杂合遗传的权衡发表于《当然-演化与生态》。[14]

对于性染色体形成的意料

(2017.6-2022.6)

01

基于博士的权衡终局,郭龙华相称有趣我方在地中海涡虫J/V单体型中所发现的宽广SNP位点是否具有特定的生物学意思。2017年6月,郭龙华成为了加州大学洛杉矶分校人类遗传学系的一员(博后)。也就是在这时候,他准备陆续完成博士时间的未竟行状。

吸取了当年讨论杂合遗传位点的失败训导,郭龙华此次决定选取两种新的决议双管齐下。

决议一是在将地中海涡虫尾部的Neoblast进行细胞周期同步化后,径直在显微镜下根据形态的不同将四对同源染色体别离剖解出来,然后一一进行测序。这种方法的优胜之处在于,由于是从物理上将不同的染色体进行分离,因此十足毋庸牵挂发生把基因序列拼装到无理染色体上的问题。

决议二则是借助Hi-C工夫在提炼DNA以前加入交联剂,在物理上距离较近的基因序列之间配置起共价键团结后再进行深度测序,因此能够从最终的测序终局中还原出不同基因片断在染色体上的相对位置。

2019年,决议一率先撞线。在看到实验终局的一一瞬,郭龙华坐窝幡然觉醒:快要九成(87.7%)的杂合遗传SNP位点都集会在1号染色体上!当初模子中提议的 “J/V” 单体型实验上恰是对应于1号染色体上的两个同源染色体——准确来讲,尽管形态上十分接近,但地中海涡虫的1号染色体其实依然初步具备了性染色体的雏形。

紧接着郭龙华就发现,在涡虫的1号染色体上,真是富集了许多已知与性腺发育联系的基因,这进一步印证了他的意料。

同期,他通过RADseq工夫测量了不同染色体上交换(互换)突变发生的频率,发现唯独1号染色体对于同源重组的发生有高度的扼制效能。

2020年11月,Hi-C实验终局认真出炉,郭龙华在两个星期内完成了数据的分析,第一次将481个基因组板块拼装成了4个染色体!何况再次印证了染色体测序的实验终局!

2021年9月,郭龙华将这一发现投稿到《当然》杂志,经过几个月的修改,于2022年4月被认真接收。

02

动作人类,咱们领有X和Y两种性染色体。咱们清醒男孩是XY染色体组合,女孩是XX染色体组合。关联词这两种性染色体为什么在尺寸、形态上互异如斯之大?它们是怎样产生的?虽有假说多少,但都难以径直考据。现在咱们观望到的多数物种中的性染色体都依然完成了分化的过程,在基因的因素和染色体的结构上都依然产生了巨大的变化。人类对染色体权衡的戋戋百年又怎样和进化史的万年、致使亿年同日而论?

地中海涡虫牝牡同体头陀未十足分化的染色体的性情,为这一难题提供了特有的机遇。咱们弗成穿越万年,但是万年来的演化终局却都在咱们生计的当然界里,和咱们处于合并时刻。

地中海涡虫1号染色体上富集了宽广与性腺发育联系的基因,阐发出单体型抒发的特征,无法进行同源重组,何况在牝牡发育的调控上阐发出了功能的互异性。这偶然就是大当然在性染色体远大壮丽的演化旅程过程中为咱们留住的一份额外的琥珀贵寓。透过有性涡虫,咱们得以一窥性染色体演化的最早期的机要。

如今,郭龙华依然开启了科学生涯的新阶段:行将在这个夏天配置我方的独处实验室,陆续探索涡虫留给咱们的宽广谜题。他也终于不错回到本心之初,去磋磨涡虫病弱和再生的问题(https://guolabagingreg.com/)。这些基本的科学问题,不错匡助咱们了解统统的物种,包括人类我方。

偶然,咱们对于人类自己的有趣和治愈疾病的奋勉,在此刻的当然界中都有其谜底。

Nature论文联络:

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04757-3

参考文件:

(高下滑动可浏览)

1. Pallas, P. S. Miscellanea zoologica: quibus novae imprimis atque obscurae animalium species describuntur et observationibus iconibusque illustrantur. (apud Sam. et Joan. Luchtmans, 1778).

2. Randolph, H. Observations and experiments on regeneration in planarians. (1897).

3. Morgan, T. H. Experimental studies of the regeneration of Planaria maculata. Vol. 2 (W. Engelmann, 1898).

4. Morgan, T. Growth and Regeneration in Planaria lugubris. Arch. f. Entw. Mech. Bd 13 (1902).

5. Morgan, T. Polarity and axial heteromorphosis. Am Nat 38, 502-505 (1904).

6. Morgan, T. H. The control of heteromorphosis in Planaria maculata. Archiv für Entwicklungsmechanik der Organismen 17, 683-695 (1904).

7. Robb, S. M., Ross, E. & Alvarado, A. S. SmedGD: the Schmidtea mediterranea genome database. Nucleic acids research 36, D599-D606 (2007).

8. Alvarado, A. S., Newmark, P. A., Robb, S. M. & Juste, R. The Schmidtea mediterranea database as a molecular resource for studying platyhelminthes, stem cells and regeneration. (2002).

9. Alvarado, A. S. & Newmark, P. A. Double-stranded RNA specifically disrupts gene expression during planarian regeneration. Proceedings of the national academy of sciences 96, 5049-5054 (1999).

10. Reddien, P. W., Oviedo, N. J., Jennings, J. R., Jenkin, J. C. & Sánchez Alvarado, A. SMEDWI-2 is a PIWI-like protein that regulates planarian stem cells. Science 310, 1327-1330, doi:10.1126/science.1116110 (2005).

11. Gurley, K. A., Rink, J. C. & Sánchez Alvarado, A. Beta-catenin defines head versus tail identity during planarian regeneration and homeostasis. Science 319, 323-327, doi:10.1126/science.1150029 (2008).

12. Newmark, P. A. & Sánchez Alvarado, A. Not your father's planarian: a classic model enters the era of functional genomics. Nat Rev Genet 3, 210-219, doi:10.1038/nrg759 (2002).

13. Cardona, A., Hartenstein, V. & Romero, R. The embryonic development of the triclad Schmidtea polychroa. Dev Genes Evol 215, 109-131, doi:10.1007/s00427-004-0455-8 (2005).

14. Guo, L., Zhang, S., Rubinstein, B., Ross, E. & Alvarado, A. S. Widespread maintenance of genome heterozygosity in Schmidtea mediterranea. Nature ecology & evolution 1, 1-10 (2016).

制版裁剪|姜丝鸭

在璀璨梦幻的星空下许下携手一生的承诺凯发k8国际唯一,两畔是娇艳欲滴的玫瑰花海。这样仪式感拉满的场景中拉着侠侣的手,许下“执子之手,与子偕老”的真挚誓言,感觉这一经历绝对能成为三界生涯中难忘的篇章!不得不说,今年咱们倩宝带来的精美婚礼现场精准狙击大家伙的审美~庄严肃穆又不失多情浪漫的氛围,一下子击中大家的心!

凯发k8国际唯一新闻中心

KAIFAK8GUOJIWEIYIXINWENZHONGXIN

凯发k8娱乐 好音尘!任天国Switch暂不加价,社长讲述:暂不琢磨以免吓跑损失者

电玩大厂任天国社长古川俊太郎在招揽日经新闻专访时说,当今不琢磨以调涨旗舰游戏机Switch的售价来匡助猖獗分娩和运载本钱日增的缺口,以免吓跑损失者。他暗示,任天国迄今截至已卖出

凯发k8国际唯一 安卓手机不好卖:联发科营收连接四个月下滑

据台媒报道凯发k8国际唯一,联发科昨日公布了7月份单月营收409亿新台币,同比增长1.31%,但环比着落19.8%,是该公司本年来连接第四个月下滑。 这是一个不好的信号。联发科是安卓手机阵营的

凯发k8娱乐 贵阳银行:本次限售股上市日为2022年8月16日

贵阳银行(601997)本次限售股上市运动日历为2022年8月16日凯发k8娱乐凯发k8娱乐,本次限售股上市运动数目为8,716,475股。 声明:该文观念仅代表作家本身,搜狐号系信息发布平台,搜狐仅提供信息

凯发k8娱乐 【攻略】升值税预缴陈说表陈说请示:陈说失败……请录入税收减免性质代码?

如何作废加计抵减声明?凯发k8娱乐 答:请通过电子税务局【我要办税】—【详尽信息讲述】—【阅历信息讲述】—【加计抵减战术声明(适用10%、15%)作废】模块进行作废操作。 图示指导如

凯发k8娱乐 从120亿、70亿到30亿,央行更无邪的逆回购操作意味着什么

中国人民银行的公开商场操作在7月后愈加无邪。 本周前三个往复日(7月18日-20日),央行分离在公开商场进行了120亿元、70亿元和30亿元逆回购投放,中标利率均与前期持平,公开商场也从前

服务热线
官方网站:www.365jz.com
工作时间:周一至周六(09:00-18:00)
联系我们
QQ:2852320325
邮箱:w365jzcom@qq.com
地址:武汉东湖新技术开发区光谷大道国际企业中心
关注公众号

Powered by 凯发k8娱乐_凯发k8国际唯一官网 RSS地图 HTML地图

凯发k8国际唯一
凯发k8娱乐_凯发k8国际唯一官网-凯发k8国际唯一 用12年,探寻涡虫的遗传机要:种豆居然会得瓜?

回到顶部