基因变异让金鱼会“酿酒”

yinfuhua

基因变异让金鱼会“酿酒”
8 L0 o) h, ?3 T$ ]# z5 Z来源:科学网 / 作者:唐一尘 / 2017-08-15% \( z/ @3 l5 A" H, D! h- W
) p0 M4 B% V! x6 b# a, H* J
金鱼“酿酒”避免缺氧。 图片来源：Christian Guy/Getty
6 L* Q8 V' Z2 S金鱼及其野生鲫鱼“亲戚”能在无氧环境中生活 5 个月，现在人们知道了原因。近日，刊登于《科学报告》的一项新研究显示，800 万年前的一次基因变异让金鱼的祖先获得额外的基因，进化出了“酿酒”功能，这让它们能在无氧环境中生存很长时间。( V6 I6 g. q8 W6 p8 ~
对包括人类在内的绝大多数脊椎动物而言，处在无氧状态下几分钟就会死亡，但金鱼及其近亲鲫鱼是罕见的例外，能在寒冷地区冰封的池塘里存活数月。此前研究发现，金鱼的骨骼肌有一种特殊的无氧代谢能力，代谢最终产物是乙醇而非乳酸，避免了乳酸在体内积累导致中毒。$ y7 D. N0 t/ e0 @0 s* F
“这种适应性变化在动物中非常罕见。”参与该研究的英国利物浦大学的 Michael Berenbrink 说。& w4 g, ~9 Y4 K3 f# W; D. F
Berenbrink 与挪威奥斯陆大学的 Cathrine Fagernes 及同事发现，金鱼和鲫鱼生产乙醇的能力源自一个特殊的“酿酒”系统。相关基因能在环境中没有氧气时启动，功能与酿酒酵母分解葡萄糖产生乙醇的功能类似。8 e5 e' o& [5 z. y' j; J' ]
“通常，其他物种在氧气供应减少之前就会死亡。但利用酿酒系统，这些鱼能将缺氧产生的有害产物去除。”Fagernes 说。这将有助于推动缺氧症的治疗。* a0 A0 \, l- v; n  A" g
分析显示，该基因由能量代谢基因 PDHc 的一个基因副本进化而来。约 800 万年前，金鱼和鲫鱼的共同祖先体内发生了一次全基因组复制事件，所有的基因都多了一个副本。于是，两个 PDHc 基因中的一个继续负责原来的任务，另一个进化出了无氧代谢生产乙醇的功能。
4 p/ e. C+ i* E' w研究人员表示，这是首次在脊椎动物体内发现这样的基因。借助该能力，鲫鱼和金鱼能在其他鱼无法生存的环境中存活，这也意味着它们能避开捕食者或竞争者。但金鱼在冬季大部分时间处于“酒驾”状态，它们的血醇水平约为 55 毫克 /100 毫升，超过部分北欧国家规定。
4 D, X, D  G2 n' o8 B- J# \