惊讶!我们更像是原始鱼类而不是曾经相信

脊椎动物演变时间轴

脊椎动物演化时间表。信誉:郭杰博士张

传统上,人们认为肺和四肢是脊椎动物从水向陆地过渡的关键创新。但事实上,呼吸空气和肢体运动的遗传基础早在5000万年前就在我们的鱼类祖先身上建立起来了。这是根据哥本哈根大学(University of Copenhagen)和其他大学最近对原始鱼类进行的基因组测绘得出的结论。这项新研究改变了我们对人类进化史上一个关键里程碑的认识。

对人类和所有其他脊椎动物没有从鱼类演变的东西。传统的理解一直是某些鱼片兰迪兰德大约3700万年前作为原始的,蜥蜴样动物称为Tetrapods.。根据这一理解,我们的鱼类祖先从水里来到陆地,把鳍变成四肢,在水下呼吸变成呼吸空气。

然而,四肢和肺部不是近期认为近期的创新。我们常见的鱼祖先,在Tetrapod首次上岸前5000万年,已经携带了肢体形式和着陆所需的空气呼吸遗传码。这些遗传码仍然存在于人类和一组原始鱼类中。

哥本哈根大学及其合作伙伴最近进行的基因组研究证明了这一点。新的研究报告称,这些祖先遗传密码的进化可能促成了脊椎动物从水到陆地的转变,这改变了传统上对这一重大进化的顺序和时间轴的看法。这项研究发表在《科学杂志》上细胞

“水 - 陆战过渡是我们进化史上的主要里程碑。了解这种转变如何发生的关键是揭示肺部和肢体的何时以及如何发展。我们现在能够证明这些生物学职能的基本遗传基础在第一只动物岸上遭受了早些时候,“由哥本哈根大学生物多样性基因组学的村屋和领导作者Guojie Zhang,在哥本哈根大学的生物学系。yabo124

一群古老的生活鱼可能会抓住钥匙来解释Tetrapod如何最终可以在空气中徘徊和呼吸。这群鱼类包括在非洲浅淡水栖息地中生活的Bichir。这些鱼类通过携带的特征与大多数其他现存的骨鱼不同,因为我们的早期鱼祖先可能已经超过420万年前。和例如人类也存在相同的性状。通过基因组测序,研究人员发现,在这些原始物种中已经出现了肺和四肢所需的基因。

我们的滑膜关节从鱼祖先演变

双髻鲨的胸鳍具有像四肢一样的运动功能,可以像四足动物一样在陆地上移动。研究人员多年来一直认为bichir的胸鳍代表了我们早期鱼类祖先的鳍。

新的基因组映射表明,与Bichir中的胸鳍中的径向骨骼连接的接头与人类的滑膜接头同源 - 连接上臂和前臂骨骼的关节。该DNA控制我们的滑膜关节的形成已经存在于骨鱼的共同祖先中,并且仍然存在于这些原始鱼类和陆地脊椎动物中。在某些时候,这种DNA序列和滑膜关节在所有普通的骨鱼中丢失了 - 被子的超级电源。

“这种遗传密码和关节允许我们的骨骼自由移动,这解释了Bichir可以在陆地上移动,”Guojie Zhang说。

第一个肺,然后游泳膀胱

此外,Bichir和一些其他原始鱼类有一对肺部解剖学类似于我们的肺部。新的研究表明,Bichir和鳄鱼族的肺部也以类似的方式起作用,并表达与人肺一样的一组基因。

与此同时,该研究表明,基因表达中肺和游泳膀胱的组织非常相似,确认它们是由达尔文预测的同源器官。但是,虽然达尔文建议游泳衣转化为肺部,但该研究表明,游泳衣比肺部发展更有可能。该研究表明,我们的早期骨鱼祖先具有原始功能肺。通过进化,一分的鱼类保留了更适应空气呼吸的肺功能,最终导致四藏的演变。鱼类的另一个分支改性肺部结构并用游泳衣演变,引领紧邻的演变。游泳衣允许这些鱼保持浮力和感知压力,从而更好地存活水。

“该研究向我们开明了我们的身体器官来自哪里以及他们的功能如何在基因组中解码。因此,与肺和肢体有关的一些功能在发生水到陆战地的发生时没有发展,但是由一些古老的基因监管机制编码,这些机制已经在我们的鱼祖先在着陆前出现。有趣的是,这些遗传码仍然存在于这些“生活 - 化石”鱼中,为我们提供了追溯这些基因的根源的机会,“郭杰张某结束。

事实栏1:不仅仅是四肢和肺,还有心脏

原始鱼类和人类也有着共同的呼吸系统和关键功能:动脉圆锥,在我们心中的右心室结构可能会让心脏有效交付氧气到全身,bichir也发现。然而,绝大多数硬骨鱼都失去了这种结构。研究人员发现了一种控制圆锥动脉发育的基因元素。在老鼠身上进行的转基因实验表明,当研究人员移除了这种基因元素时,突变的老鼠由于右心室更薄、更小而死亡,这导致先天性心脏缺陷和心脏功能受损。

事实框2:

  • 现存的鱼类种类绝大多数属于鳍状鱼类,是硬骨鱼的一个亚纲。它们通常是有鳃、鳍和鱼鳔的鱼。
  • 陆地组脊椎动物被称为Tetrapod。Tetrapod包括通过开发四肢和肺部的第一只动物从第一只动物中解失的所有脊椎动物,即所有哺乳动物,鸟类,爬行动物和两栖动物。
  • 研究人员的理论是,这些原始鱼类中的空气呼吸能力使得它们在二年前的375-360万年前将其存活。当时,地球海洋中的氧气耗尽导致大部分物种被抹去。肺部允许一些鱼在陆地上生存。
  • 这项研究发表在《科学杂志》上细胞。该研究小组还为另一篇报告了另一种原始鱼类肺鱼基因组的论文做出了贡献。该基因组是迄今为止解码的最大的脊椎动物基因组。这篇论文发表在细胞同时。
  • 该研究得到了Villum基金会的支持。

参考文献:“追查脊椎动物着陆的脊椎动物着陆的遗传足迹”由Xupeng Bi,王王,延东杨,海林潘,海峰江,齐伟薇,苗泉芳,郝宇,成龙朱,伊兰蔡,yuming he,xiaoni gan,honghui zeng,大奇玉,youan zh,huifeng jiang,qiang秋,呼吸杨,张,文王,朱,张平,王平平,王平,2月4日,2月4日,2月4日,4月4日细胞
DOI:10.1016 / J.Cell.2021.01.046

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