鯊魚育嬰室內：軟骨魚類活產的進化

發表于 2025-12-10 02:28:07 來源：桑間濮上網

皺褶鯊魚的一個發育中的胚胎，具有獨特的育嬰魚類生活方式，被認為有不少于三年的軟骨漫長懷孕期。Credit: Frilled Shark Research Project
（神秘的活產化地球uux.cn）據美國物理學家組織網（by Society for Molecular Biology and Evolution）：《基因組生物學和進化》雜志上的一項新研究揭示，蛋黃蛋白質可能被用來為活著的鯊魚室內鯊魚及其親屬提供母體營養。
雖然大多數人都將生育幼仔與哺乳動物聯系在一起，育嬰魚類但這種生殖模式——也稱為胎生——在脊椎動物中已經進化了150多次，軟骨包括爬行動物中的活產化100多次獨立起源，硬骨魚中的鯊魚室內13次，軟骨魚中的育嬰魚類9次，兩棲動物中的軟骨8次，以及哺乳動物中的活產化一次。因此，鯊魚室內要理解這種生殖方式的育嬰魚類進化，需要研究多種血統的軟骨胎生。
在軟骨魚類中——包括鯊魚、鰩魚和鰩魚——高達70%的物種產下活著的幼仔；然而，這些動物的胎生仍然知之甚少，因為它們難以捉摸，繁殖力低，基因組大且重復。
在最近發表在《基因組生物學和進化》上的一篇文章中，由Shigehiro Kuraku領導的一個研究小組著手解決這一差距，shige Hiro Kuraku是日本RIKEN生物系統動力學研究中心系統信息學實驗室的前團隊負責人。他們的研究發現，在哺乳動物轉變為胎生后，蛋黃蛋白丟失了，但在胎生的鯊魚和鰩魚中保留了下來。他們的結果表明，這些蛋白質可能進化出一種新的作用，為軟骨魚類的發育胚胎提供營養。
根據Kuraku的說法，他現在是三島國家遺傳學研究所分子生活史實驗室的教授，研究人員長期以來一直想更多地了解鯊魚及其親屬的胎生進化。“繁殖是軟骨魚最迷人的特征之一，因為它們表現出多種多樣的繁殖方式。”
在胎生物種中，這包括為發育中的胚胎提供營養的一系列機制，從僅依賴胚胎卵黃囊中存在的營養，到喂養胚胎未受精卵，從子宮分泌營養(“子宮乳”)，或通過胎盤轉移營養。
為了更好地理解這些不同的機制，作者從12種軟骨魚的基因組和轉錄組數據中尋找卵黃蛋白原(VTG)的同系物，卵黃蛋白原是一種在產卵物種的雌性肝臟中合成的主要卵黃蛋白。不管它們的繁殖模式如何，所有軟骨魚類都至少有兩個VTG的副本，而所有VTG的副本都已從哺乳動物中丟失(盡管作者確實在袋獾中發現了一個副本，袋獾是一種有袋動物，此前并不知道它含有VTG基因)。
接下來，作者尋找VTG受體的同源物；雖然哺乳動物保留了這種受體的一個副本，Kuraku和他的同事們發現了兩個古老的串聯重復，在軟骨魚中產生了這種受體的三個副本。作者指出，這一發現出乎意料。
“我們預測了蛋黃蛋白基因在鯊魚基因組中的保留，因為活的鯊魚部分依賴于蛋黃的營養供應，”Kuraku說。“最讓我們驚訝的是，軟骨魚包括鯊魚有更多的蛋黃蛋白受體基因副本。”這表明這些蛋白質可能在這個胎生譜系中提供了一種新的功能。
為了闡明VTG及其受體在這些物種中的功能，作者比較了一只產卵鯊魚(多云貓鯊)和兩只胎生鯊魚的組織間轉錄組數據。皺褶鯊魚是一種胎生物種，不為發育中的胚胎提供母體營養，而無斑點的光滑獵犬有胎盤。在產卵混濁的貓鯊中，VTG主要在肝臟中表達，其受體主要在卵巢中表達。
相比之下，在兩條胎生鯊魚中，VTG不僅在肝臟中表達，而且在子宮中也表達。有趣的是，VTG受體也在這些物種的子宮中表達。這表明，VTG蛋白不僅可以作為卵黃營養物，還可以被運輸到子宮，在子宮中，它們可以在一些軟骨魚類中提供母體營養方面發揮作用。
正如作者所指出的，這種有趣的可能性還有待于通過功能研究來證實。他們還希望將這種分析擴展到軟骨魚各種繁殖模式相關因素的全基因組調查。不幸的是，鑒于獲取生物樣本的挑戰，在這些物種中進行這樣的實驗是困難的。然而，Kuraku和他的合作者希望改變這種情況。
Kuraku說:“這項研究是由認識到軟骨魚生物潛力的具有各種專業知識的個人組成的網絡促成的。”。“它還導致了Squalomix consortium的啟動和發展，”該計劃于2020年啟動，旨在促進專門針對鯊魚和鰩魚物種的基因組和分子方法。
該聯盟旨在公開其資源，包括一種可能有助于實現分子功能分析的細胞培養技術，促進未來對這些難以捉摸和迷人的生物的生殖模式的研究。

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