新的遗传学研究揭示了地球上最奇怪的哺乳动物如何变得如此怪异

年轻的鸭嘴兽

鸭嘴兽幼兽生活在澳大利亚维多利亚州。

经常被认为是世界上最奇怪的哺乳动物,澳大利亚的海狸,鸭嘴鸭嘴兽展示了一系列奇怪的特点:它撒上鸡蛋而不是生育活婴儿,汗水,甚至配备了10个性染色体。现在,由哥本哈根大学领导的研究人员国际团队进行了独特的鸭嘴兽基因组映射,发现了一些陌生人功能的起源的答案。

它撒上鸡蛋,但护士,它是无牙的,有一个有毒的刺激,有蹼脚,毛皮发光并有10个性别染色体。自欧洲人在1700年代后期发现澳大利亚的鸭嘴兽以来,古怪,鸭嘴币,半动的生物陷入了困惑的科学研究人员。

现代研究人员仍在努力了解鸭嘴兽 - 经常被认为是世界上最奇怪的哺乳动物 - 必须是如此独特。他们的谅解现在已经高举了。这是由哥本哈根大学生物学家领导的国际研究人员第一次映射了完整的鸭嘴兽基因组。该研究已在科学期刊上发表,大自然。

鸭嘴兽anatinus

Frederick Nodder从1799年的第一个科学描述中的“鸭嘴豆毒素”的说明。

“完整的基因组向我们提供了答案,答案是如何出现的鸭嘴兽的奇怪功能。与此同时,解码鸭嘴兽的基因组对于改善我们对其他哺乳动物的理解,对其他哺乳动物的了解是重要的 - 包括美国人类。它担任为什么我们和其他埃特拉利亚哺乳动物进化成为生长生存而不是鸡蛋铺设动物的动物的关键,“生物学系郭杰教授解释道。yabo124

鸭嘴兽属于一种古老的哺乳动物——单孔目动物——它存在于现代哺乳动物出现之前的数百万年。

“实际上,鸭嘴兽属于哺乳动物课程。但遗传上,它是哺乳动物,鸟类和爬行动物的混合物。它保留了许多祖先的原始特征 - 这可能导致其在适应他们所居住的环境方面取得成功,“张教授说。

显示鸭嘴兽

鸭嘴兽,由一个动物学家们附近的巴兰河附近,在吉朗(维多利亚,澳大利亚)。信用:涡旋(3.0 CC冲锋队)

产卵,牛奶出汗,没有牙齿

鸭嘴兽最不寻常的特征之一是,它在产卵的同时,也有用来喂养婴儿的乳腺,不是通过乳头,而是通过乳汁——也就是它身体的汗液。

在人类的进化过程中,我们失去了三种所谓的卵黄蛋白原基因,每一种基因对蛋黄的产生都很重要。另一方面,鸡继续拥有这三种食物。研究表明,鸭嘴兽仍然携带这三种卵黄蛋白原基因中的一种,尽管另外两种基因在大约1.3亿年前就已经丢失了。鸭嘴兽依靠这一基因继续产卵。这可能是因为它不像鸟类和爬行动物那样依赖于产生卵黄蛋白,而鸭嘴兽则为幼兽产奶。

在所有其他哺乳动物中,卵黄原蛋白基因已经被酪蛋白基因所取代,酪蛋白基因负责我们产生酪蛋白的能力,酪蛋白是哺乳动物乳汁中的主要成分。新的研究表明,鸭嘴兽也携带酪蛋白基因,因此它们的牛奶成分与奶牛、人类和其他哺乳动物非常相似。

鸭嘴兽骨架

墨尔本博物馆的鸭嘴兽骨架。信贷:彼得Halasz(3.0 CC冲锋队)

“它通知我们,所有现时哺乳动物物种的牛奶产量都是通过同一组基因来制定,这些基因来自于超过1.7亿年前的共同祖先 - 与早期恐龙一起脱颖而出侏儒期间,“张张说。

鸭嘴兽如此独特的另一个特点是,它不像大多数哺乳动物,它没有牙齿。虽然这种单孔目动物最近的祖先有牙齿,但现代鸭嘴兽有两个角盘,用来捣碎食物。研究表明,鸭嘴兽的牙齿大约在1.2亿年前脱落,当时负责牙齿发育的8个基因中的4个消失了。

只有10条性染色体的动物

研究人员调查的另一个鸭嘴兽奇怪是他们的性别如何确定。人类和地球上的每一种哺乳动物都有两种性染色体,确定性 - X和Y染色体系统,其中XX是女性和XY是男性。然而,单调,包括我们的鸭绒朋友从下降,有10个性染色体,五y和五x染色体。

得益于近乎完整的染色体水平基因组,研究人员现在可以提出单孔虫祖先的这10条性染色体是以环状排列的,后来又分解成许多小块的X和Y染色体。与此同时,基因组图谱显示,大多数单孔虫性染色体与鸡比与人类有更多的共同之处。但它表明了哺乳动物和鸟类之间的进化联系。

鸭嘴兽的事实

  • 鸭嘴兽是东澳大利亚和塔斯马尼亚特有的动物。它是受保护的物种,被世界自然保护联盟(IUCN)列为近危物种。
  • 鸭嘴兽被认为是哺乳动物的原因之一是:它们有乳腺,长毛发,中耳有三根骨头。每一种特征都有助于定义哺乳动物。
  • 鸭嘴兽属于哺乳动物命令单调,所以被命名为蒙特雷姆使用单数开口进行排尿,排便和性繁殖。
  • 这种动物很会游泳,大部分时间都在河里捕食昆虫和贝类。
  • 其独特的喙充满了电动传感器,用于在泥泞的河床中定位猎物。
  • 雄性鸭嘴兽的每条后腿后面都有一个有毒的刺。这种毒液的毒性足以杀死一只狗,当雄性为争夺领地而争斗时,就会使用这种毒液。
  • 另一个2020年的研究证明鸭嘴兽毛皮是荧光的。当放置在UV光下时,动物的棕色皮肤反射蓝绿色。

关于这项研究

  • 结合多种尖端方法的先进基因测序技术使研究团队能够从鸭嘴兽和堂兄的染色体水平映射近乎完全的基因组,这是echidna-唯一的两种目前的单调动物类型。基因数据填充以前的遗传映射中的90%的间隙。现在将超过96%的基因组序列置于染色体中。
  • 研究人员比较了来自鸡、人类、老鼠、袋獾和蜥蜴的单孔动物基因和基因组。
  • 除杨周(领导作家)和哥本哈根大学张张张文外,该研究是由等等的:琳达夏克温 - 为什么,阿德莱德大学(澳大利亚)和浙江大学京丽(中国)。作者的完整列表可以在研究文章中找到。
  • 这项研究刚刚发表在著名的科学杂志上,大自然。

参考文献:“鸭嘴兽和echidna基因组揭示哺乳动物生物学和演进”,杨周,琳达夏克温 - 为什么,景李,珍珠松,高桥yabo124,大卫史蒂文斯,简·斯塔森,艾玛皮,玉雁·郑,菲普·布拉德利,Hikoyu Suzuki,Masato Nikaido,Joana Damas,Tasman Daish,Tahlia Perry,Zexian Zhu,Yuncong Geng,Arang Rhie,Ying Sims,Jonathan Wood,Bettina Haase,Jacquelyn Mountcastle,Olivier Fedrigo,Qiye Li,Huanming Yang,Jian Wang,斯蒂芬D. Johnston,Adam M. Phillippy,Kerstiin Howe,Erich D. Jarvis,Oliver A. Ryder,Henrik Kaessmann,彼得唐纳利,Jonas Korlach,Harris A. Lewin,Jennifer Graves,Katherine Belov,Marilyn B. Renfree,Frank Grutzner,齐周与郭杰张,2021年1月6日,自然
DOI:10.1038 / S41586-020-03039-0

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