一种毛发状、半透明的生物,在寄居蟹壳上构建群落,这已经够奇怪的外观和生活方式了,但水螅的奇特之处还不止于此。科学家们现在已经确定了一个关键基因——人类也发现了这个基因——它触发了这种海底 обитатель 罕见的无限量制造精子和卵子的能力。研究人员表示,这是首次确认一个基因能够单独激活生物体的生殖细胞生成。
生物学家 Timothy DuBuc 在斯沃斯莫尔学院的实验室是少数几个研究水螅的实验室之一,水螅与人类有多个共同基因。正如二月份在《科学》杂志上报道的那样,DuBuc 和他的合作者测试了从胚胎动物的 DNA 中剪切名为 Tfap2 的基因,并在特定细胞中操纵其活动的新方法。水螅的半透明身体让研究人员能够轻松观察到移除该基因的效果:一旦成熟,该动物就不会产生卵子和精子。该团队还证实,该基因在成年水螅干细胞中的激活会将它们转化为生殖细胞(精子和卵子的前体),这是一个无限循环的过程。
哈佛大学的发育生物学家 Cassandra Extavour 没有参与这项研究,她称赞该研究的技术进步是一项“英勇的壮举”。她说,这项工作介绍了多种干扰水螅基因功能的方法,以及迄今为止对刺胞动物(水螅及其亲属,包括水母和海葵)最强大的基因编辑协议。
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在科学家研究的其他动物中,Tfap2 仅在胚胎发育期间触发生殖细胞——并且该基因也参与无数其他发育过程。在人类中,Tfap2 仅在发育过程中一次性触发一组数量有限的生殖细胞,从而允许精子和卵子的产生。生殖细胞的丢失会导致不育,而 Tfap2 的紊乱与睾丸癌和卵巢癌等疾病有关。研究作者认为,观察该基因的运作可能有助于研究人员更好地理解和治疗人类生殖疾病。
DuBuc 说:“对于我们这些有兴趣找到制造生殖细胞的核心程序的人来说,这可能就是值得研究的动物。”