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西亚试剂:研究人员揭晓电鳗神秘放电能力的进化之谜

腾讯科学讯 6月29日消息,据英国每日邮报报道,目前,研究人员最新研究揭晓电鳗首次进化形成带电能力源自2亿年前,并首次解码电鳗的基因之谜。

这项最新研究发现带有发电器官的电鳗共经历了6次进化,逐渐完善其放电能力,身体释放的强电流足以击晕猎物。同时,研究人员揭晓了进化这些复杂奇特发电器官的基因蓝图,研究报告合著作者、美国密歇根州大学动物学家詹森-加伦特(Jason Gallant)说:“发现类似发电器官的复杂结构是非常令人兴奋的,电鳗6支种属分别独立完成进化,它们可能共享相同的基因组。”

生物学家开始使用基因学研究电鳗的进化,它们从相同基因物质形成类似结构,即使这些器官并不是非常接近。在全球范围内共生活着数百种电鳗,它们分别属于6支种属。

达尔文对电鳗的物种多样性颇感兴趣,指出电鳗是趋同进化的关键性实例,独立进化形成类似习性适应特殊的环境或者生态龛位。所有的肌肉和神经细胞都具有电能,肌肉简单的收缩运动将释放少量电压。

1-2亿年前,一些鳗鱼物种通过进化肌肉细胞的发电细胞,开始增强电能,逐次组织细胞并制造更多的电能。研究报告合著作者、美国威斯康星大学麦迪逊分校研究生琳赛-特雷格(Lindsay Traeger)说:“进化改变了肌肉细胞的收缩能力,使其在细胞膜的蛋白质分布规律发生变化,目前所有发电细胞推动离子穿过细胞膜,形成大量的正电荷电流。”

威斯康星大学麦迪逊分校生物化学家迈克尔-萨斯曼(Michael Sussman)强调称,发电细胞的“串联排列”和每个细胞的独特极性,增强了电鳗的电能,就像手电筒中串联的电池一样。

事实上,电鳗身体包含着数百万计的“细胞电池”,它们串联在一起同时放电。这项研究提供了世界上首个电鳗基因组序列,同时,它还识别出电鳗进化形成发电器官的遗传因子和发育途径,有时电鳗释放的电流是家用电器插座的数倍。

其它会发电的鱼类使用电流进行防御、掠食、导航和通信。下一步密歇根州大学研究人员将使用先进转基因技术(Transgene technology)测试这些基因在发电器官发育的重要作用。目前,这项最新研究报告发表在《科学》杂志上。(悠悠/编译)