Stowers 醫(yī)學研究所的新研究調(diào)查了 100,000 多年前涌入地下洞穴系統(tǒng)的地表棲息河魚洞穴魚是如何發(fā)展出獨特的代謝適應能力以在營養(yǎng)稀缺的環(huán)境中生存的。該研究于 2022 年 5 月 12 日在線發(fā)表在Nature Genetics上，由 Nicolas Rohner 博士實驗室的高級研究助理 Jaya Krishnan 博士領導，創(chuàng)建了一張肝組織全基因組圖譜兩個獨立的洞穴魚群落以及河魚，以了解洞穴魚的新陳代謝如何進化以及這如何適用于人類。
從歷史上看，人類已經(jīng)能夠在盛宴或饑荒期間適應。然而，今天，在全球許多地區(qū)，盛宴取代了饑荒，導致一系列與新陳代謝相關的疾病增加，如糖尿病、心臟病和中風。統(tǒng)稱為代謝綜合征，這些疾病與DNA 區(qū)域的基因突變有關，這些基因突變調(diào)節(jié)我們的基因如何工作以保持我們的健康;在進化的時間尺度上，恒定的“盛宴狀態(tài)”處于起步階段，對人類來說，這意味著疾病而不是適應。
這項研究標志著第一次對調(diào)節(jié)基因活性和表達的肝臟 DNA 非編碼區(qū)進行了遺傳作圖。對于研究饑餓抵抗和新陳代謝 的科學界來說，新數(shù)據(jù)現(xiàn)在是一種寶貴的資源。
“對于我們或任何人來說，現(xiàn)在提出與新陳代謝、飲食和適應有關的相關問題是一個很好的基礎，”克里希南說。
新陳代謝，或我們利用和儲存能量的方式，是所有物種健康不可或缺的一部分。洞穴魚是研究新陳代謝的理想選擇;在周期性的洞穴泛濫期間，這些魚攝入并儲存它們生存所需的所有營養(yǎng)，直到下一次營養(yǎng)淹沒，這可能不會再過一年。“它們可以揭示代謝紊亂，如糖尿病和肥胖癥，”克里希南說，因為盡管脂肪和血糖水平升高，這些魚仍然充滿活力和健康。
“事實上，盡管這些魚具有這些極端特征，但它們顯然是健康的，根據(jù)定義，這是詢問它們?nèi)绾翁幚磉@些問題的好地方，”羅納說。
真正值得注意的是，本研究中檢查的兩個獨立衍生的洞穴魚群落進化出驚人相似的代謝適應能力，以在黑暗、營養(yǎng)稀缺的環(huán)境中生存。這就提出了一個問題，我們可以從有時間進化的動物身上學到什么?更進一步，如果多個洞穴魚種群以非常相似的方式進化，彼此完全獨立，是否存在可能在人類等其他物種中觸發(fā)的普遍適應機制?
“我們只知道少數(shù)可能成為治療靶點的基因，”克里希南說。“這意味著我們需要采用新的方法來識別這些潛在的基因，以便我們可以研究它們，而洞穴魚是我們這樣做的一個非常強大的系統(tǒng)。”
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