F1000推荐院士研究组信号基因表达新发现

　　

生物通报道：来自中科院昆明动物研究所，四川大学等处的研究人员发表了题为“Parallel Evolution of Auditory Genes for Echolocation in Bats and Toothed Whales”的文章，发现这三个基因在有回声定位信号的物种里面都发生了显著的趋同进化，第一次从分子水平揭示了大脑以及基因表达丰度的改变在回声定位起源上的重要作用。相关成果公布在PLoS Genetics杂志上。

同时这一文章也入选了Faculty of 1000 Biology，得到了科学家们的推荐，来自麻省大学安默斯特分校的Norman Johnson评价道，“这是一项关于DNA水平平行进化（parallel evolution）的有趣证明。作者提出了有力的证据，证明在回声定位哺乳动物中的三个基因出现了非同义突变的平行进化（齿鲸和两组蝙蝠），其中一个基因是otoferlin (Otof)，这个基因能协助大脑中的信号传递……”

领导这一研究的是昆明动物研究所张亚平院士，其研究组主要研究方向包括在国内较早地、系统地开展动物分子系统学的研究，深入研究灵长类、食肉类、兔形类和啮齿类的进化，在国际上建立了较为全面的熊超科分子系统树等。

小蝙蝠和某些鲸（包含海豚）各自独立进化出回声定位能力，关于它们回声定位分子机制的研究一直是热点，之前主要集中在耳蜗对高频声音的感知。

在这篇文章中，研究人员对耳蜗的Cadherin 23 (Cdh23) 基因和它的配体Protocadherin 15 (Pcdh15)基因，以及神经信号传导的Otoferlin (Otof)基因进行分析，发现这三个基因在有回声定位的物种里面都发生了显著的趋同进化。

这项研究从声音感知到神经信号传导，以及分子序列进化到基因表达丰度变化，受体和配体相互作用等方面比较系统地研究回声定位的进化，并第一次从分子水平揭示了大脑以及基因表达丰度的改变在回声定位起源上的重要作用。

文章的第一作者沈永义副研究员和博士生梁璐在张亚平院士的指导下，注意到回声定位能力的形成，不单单依赖耳蜗对超声的感知，还依赖大脑对声音信号的处理，这才是比较完整的回声定位通路。

因此他们进行了多项试验，发现三个基因在有回声定位的物种里面都发生了显著的趋同进化。而且Cdh23和Pcdh15基因在有回声定位的物种里发生了正选择。进一步对不同大脑皮层的Otof基因表达丰度分析表明，该基因的表达丰度在有回声定位的蝙蝠的听皮层里面最高，远远高于其他皮层，以及高于该种蝙蝠胚胎期的听皮层和其他没回声定位蝙蝠的各种皮层。

“F1000（Faculty of 1000 Medicine）”又名“千名医学家”，是由美国哈佛大学和英国剑桥大学等全世界2500名国际顶级医学教授组成的国际权威机构。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Parallel evolution of auditory genes for echolocation in bats and toothed whales.
Shen YY, Liang L, Li GS, Murphy RW, Zhang YP. PLoS Genet. 2012 Jun; 8(6):e1002788

Norman Johnson, University of Massachusetts Amherst, MA, USA. F1000 Genomics & Genetics

13 Jul 2012 | Good for Teaching, New Finding, Confirmation
This an interesting demonstration of parallel evolution at the DNA level. The authors present strong evidence of parallel evolution of non-synonymous changes at three genes in echolocating mammals (toothed whales and two groups of bats). One gene is otoferlin (Otof), which assists in signal transmission in the brain. The other two...