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冰鱼如何获得透明血液和透明颅骨

南极洲周围的南大洋曾经温暖过。然后大约3000万年前,气温下降。很少有鱼能够在海水冰点以上的温度下存活,它们要么迁移到温暖的水域,要么灭绝。

一个底层居民坚持下去。通过自然选择的力量,它的后代发展出让他们在这些不太可能的条件下生存的特征。今天,南极黑鳍金鱼,或Chaenocephalus aceratus,在这些寒冷的水域茁壮成长,没有鳞片,血液像水一样清澈,骨骼如此薄,你可以通过它的头骨看到它的大脑。

秒速飞艇官网这种生物 - 不再是底层居民 - 如何生活在这样一个充满敌意的环境中,长期以来一直让科学家着迷,他们已经绘制了基因组图并继续探索其不同寻常的特征。在周一发表在“自然生态学与进化论”上的一篇论文中,一组科学家将南极黑鳍金鱼的基因组与其近亲的基因组进行了比较。他们发现,在这些基因组图谱和数千万年的进化过程中,基因家族已经缩小或扩大,从而产生了一些冰鱼最不寻常的特征。除了揭示冰鱼如何适应极端的南极条件外,该团队的研究结果还提供了一种新的方法来研究人类疾病背后的遗传学,如贫血和骨质疏松症。

东北大学的海洋科学家H. William Detrich说:“在一个环境中适应不良的特性可以适应另一个环境。”他一直在研究冰鱼数十年,并帮助领导了这项研究。他补充说,“通过研究这些进化异常值,我们可以学到很多关于人体生理学和医学的知识。”

在20世纪初挪威动物学家捕获了一条冰鱼之后,冰鱼首先以清澈的血液使科学感到惊讶。该物种不再使红细胞和血红蛋白通过其体内携带氧气。这些特征对于其他脊椎动物物种的生存至关重要,我们这些物种都有60-几千人。

现在,为什么冰鱼会去做那样的事情呢?

成为现代冰鱼需要数百万年的自然基因黑客攻击。成年人致力于为血液制造防冻剂的部分基因组得到了极大的扩展。更多的基因组空间致力于在围绕冰鱼胚胎的壳状壳体中制造防冰蛋白质。

与温暖的水相比,寒冷的水中含有更多的气体,包括氧气。但是在如此寒冷的水中,红色的血液变得笨拙,难以抽吸,更容易冻结。因此,这种鱼基本上是“为贫血症而进化的一种疗法”,俄勒冈大学的发育生物学家约翰·波斯特威特(John Postlethwait)说,他也参与了这项研究。它开发出超大鳃并且失去了它的鳞片,这使它能够通过皮肤吸收水中充足的氧气。它还扩大了其循环系统,增加了脉管系统,其心脏数量是密切相关的红血球种的4倍。

在进化时期,冰鱼会积累脂类或脂肪,它们像油一样漂浮在水中。它还开发了比他们的祖先更少矿化的软骨。这使得冰鱼在水柱中上升,就像在沸水中的意大利面条一样,吃了磷虾和其他在海底附近找不到的生物。

研究小组仍在努力了解这些骨密度适应如何反映在冰鱼基因组中。研究人员表示,这可能会让人们深入了解人类如何随着年龄增长而失去骨密度并发展成骨质疏松症。

同样,通过观察冰鱼如何与严重的贫血症相处,科学家们可以了解人类为什么不这样做。

诸如冰鱼之类的生物是查尔斯达尔文所谓的“古代生活的残骸”,因为它们失去了祖先的重要特征,如红血细胞和密集的骨头。Postlethwait博士称它们为“进化突变模型”,因为它们的基因组可以帮助解释为什么某些生理特征可以适应一种动物而疾病适应另一种动物。

冰鱼可能是古代生活的残骸,但它是一个美妙的残骸。

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