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生物視界：麗魚戲劇性的多樣性擴張
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生物視界：麗魚戲劇性的多樣性擴張
圖片來源：pixabay
達爾文的山雀也許是展示“適應輻射”的最著名的案例了。適應輻射是一種演化現象，它描述了單一祖先物種迅速演化為一係列多樣化的新物種的現象。這些新物種都演化出了獨特的適應性，能夠很好地適應自身所處的環境。但東非的麗魚完全不同於加拉帕戈斯群島上的鳥兒。同樣是在200萬～300萬年間，加拉帕戈斯群島的雀類演化出了14種不同的山雀；而馬拉維湖（Lake Malawi）的麗魚科（Cichlidae）則演化出了超過1000種不同的麗魚。科學家開展了一項新的研究，揭示了這場迅速而富有戲劇性的多樣性擴張背後的遺傳學機製。
麗魚有各種各樣的身體形狀、顏色搭配、口腔結構、行為和飲食習性。“用肉眼觀察麗魚時，它們的不同之處看起來如此明顯，”英國厄爾漢姆研究所的演化生物學家塔蘭·梅塔（Tarang Mehta）說，“但是，當比較這些麗魚的蛋白編碼基因時，卻發現多樣性的程度很低。”
圖片來源：pixabay
蛋白編碼基因會影響生物體的主要性狀。此前的研究已經指出，麗魚科的“非編碼”區比編碼區演化得更迅速。這部分區域又可以被稱為“調控”區域，它可以決定編碼區的基因何時、以什麽樣的方式、在哪些組織中表達或沉默。有了這些調控區域，即便是同一套基因也能以數以千計的不同方式組合在一起。梅塔將這種現象稱為“修修補補”。但是，科學家並不確定這種修補現象是否能推動生物演化出新的物種。
在一項發表於《基因組生物學》（Genome Biology）的研究中，梅塔和同事分析了來自東非河流和湖泊中的5種麗魚科魚類的大腦、眼睛、心髒、腎髒、肌肉組織和睾丸中的基因表達狀態。借助他們開發的一種計算模型，研究人員發現，基因組中非編碼區域的變化“在適應性演化的基本麵中占據了很重要的位置”，英國東安格利亞大學的生物學家費德裏卡·迪·帕爾馬（Federica Di Palma，這項研究的通訊作者）說，這導致了物種的分化。例如，研究團隊發現，調控區的改變能影響蛋白編碼基因的表達，進而幫助麗魚在特定的環境條件下擁有更好的視力。可以說，如果某些物種棲息在相似的環境中，具有相似的飲食習性，那麽它們的調控網絡更有可能演化出相似的改變。
圖片來源：pixabay
許多生物學家擔心地球的生物多樣性正在加速丟失，但瑞士巴塞爾大學的動物學家沃爾特·薩爾茨伯格（Walter Salzburger，並未參與這項研究）表示，科學界還沒有完全弄清楚生物的多樣性最初是如何演化的。馬拉維湖、坦噶尼喀湖和維多利亞湖的麗魚科生物為研究人員提供了觀察這一過程的獨特機會。
目前，梅塔的團隊正將同樣的分析方法應用於羅非魚。羅非魚也屬於麗魚科，是世界第二大養殖魚類。梅塔表示，如果研究人員能找出與適應極端鹽度或溫度的性狀有關的“修補基因”，將會對羅非魚的選育過程具有重要意義，養殖業可以借此更有效地養活這個饑餓的世界。
撰文：賈森·G.戈德曼（Jason G. Goldman）
翻譯：施懌
引進來源：環球科學
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麗魚有各種各樣的身體形狀、顏色搭配、口腔結構、行為和飲食習性。“用肉眼觀察麗魚時，它們的不同之處看起來如此明顯，”英國厄爾漢姆研究所的演化生物學家塔蘭·梅塔（Tarang Mehta）說，“但是，當比較這些麗魚的蛋白編碼基因時，卻發現多樣性的程度很低。”
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蛋白編碼基因會影響生物體的主要性狀。此前的研究已經指出，麗魚科的“非編碼”區比編碼區演化得更迅速。這部分區域又可以被稱為“調控”區域，它可以決定編碼區的基因何時、以什麽樣的方式、在哪些組織中表達或沉默。有了這些調控區域，即便是同一套基因也能以數以千計的不同方式組合在一起。梅塔將這種現象稱為“修修補補”。但是，科學家並不確定這種修補現象是否能推動生物演化出新的物種。
在一項發表於《基因組生物學》（Genome Biology）的研究中，梅塔和同事分析了來自東非河流和湖泊中的5種麗魚科魚類的大腦、眼睛、心髒、腎髒、肌肉組織和睾丸中的基因表達狀態。借助他們開發的一種計算模型，研究人員發現，基因組中非編碼區域的變化“在適應性演化的基本麵中占據了很重要的位置”，英國東安格利亞大學的生物學家費德裏卡·迪·帕爾馬（Federica Di Palma，這項研究的通訊作者）說，這導致了物種的分化。例如，研究團隊發現，調控區的改變能影響蛋白編碼基因的表達，進而幫助麗魚在特定的環境條件下擁有更好的視力。可以說，如果某些物種棲息在相似的環境中，具有相似的飲食習性，那麽它們的調控網絡更有可能演化出相似的改變。
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許多生物學家擔心地球的生物多樣性正在加速丟失，但瑞士巴塞爾大學的動物學家沃爾特·薩爾茨伯格（Walter Salzburger，並未參與這項研究）表示，科學界還沒有完全弄清楚生物的多樣性最初是如何演化的。馬拉維湖、坦噶尼喀湖和維多利亞湖的麗魚科生物為研究人員提供了觀察這一過程的獨特機會。
目前，梅塔的團隊正將同樣的分析方法應用於羅非魚。羅非魚也屬於麗魚科，是世界第二大養殖魚類。梅塔表示，如果研究人員能找出與適應極端鹽度或溫度的性狀有關的“修補基因”，將會對羅非魚的選育過程具有重要意義，養殖業可以借此更有效地養活這個饑餓的世界。
撰文：賈森·G.戈德曼（Jason G. Goldman）
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