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          同一個基因“發明”了血紅蛋白

          中國科學報 2020-12-31 作者:唐一塵

            多虧海洋蠕蟲沙蠶蠕蟲——這種動物的基因進化非常緩慢,法國科學研究中心科學家、巴黎大學和巴黎索邦大學等機構的研究人員發現,雖然血紅蛋白在幾個物種中獨立出現,但它實際上是一個基因的后代,由它們的最后一個共同祖先傳播給所有物種。相關論文12月29日刊登于《BMC進化生物學》。

            紅色血液并不是人類或哺乳動物獨有的。這種顏色來自血紅蛋白,這是一種復雜的蛋白質,專門用于運輸氧氣,這種蛋白質不僅存在于脊椎動物中,也存在于環節動物、軟體動物和甲殼動物。人們認為,血紅蛋白之所以出現在如此多樣的物種中,一定是在進化過程中“發明”了好幾次。但最近的研究表明,所有這些“獨立”出生的血紅蛋白實際上都來自一個單一的祖先基因。

            研究人員分析了沙蠶蠕蟲,它被認為是一種進化緩慢的動物,因為其遺傳特征接近于大多數動物的海洋祖先Urbilateria。研究人員表示,通過將它們與其他具有紅色血液的物種進行比較來研究這些蠕蟲,有助于追溯血紅蛋白的起源。

            這項研究集中于血紅蛋白所屬的一個廣泛的家族:珠蛋白,一種存在于幾乎所有生物中的蛋白質,它能“儲存”氧氣和一氧化氮等氣體。但珠蛋白通常在細胞內發揮作用,因為它們不像血紅蛋白那樣在血液中循環。

            這項研究表明,在所有紅色血液的物種中,正是同一種基因產生了一種叫做“細胞紅蛋白”的珠蛋白,而這種珠蛋白獨立地進化成了一種編碼血紅蛋白的基因。這種新的循環分子使氧氣在它們的祖先體內運輸更有效,它們的祖先才變得更大更活躍。

            相關論文信息:https://doi.org/10.1186/s12862-020-01714-4

          責任編輯:王超

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