解锁电鳗发电之谜，让斑马鱼发电

　　

研究人员证实，他们发现的基因控制区只控制肌肉中钠通道基因的表达，而不控制其他组织。

电鱼和电鳗一样，可以根据种类、性别、甚至个体来区分其他电鱼，这要归功于它们的电器官，它还允许它们传输和接收类似于鸟叫声的信息。最近发表在《科学进展》(Science Advances)上的一项研究描述了微小的基因改变是如何让电鱼发育出电器官的。这项发现还可以帮助研究人员确定导致各种人类疾病的基因突变。

为了让鱼获得电力器官，进化必须利用遗传异常。每条鱼都有两个相同的基因副本，这种基因创造了钠通道，起到微小的肌肉马达的作用。电鱼关闭了肌肉中一个钠通道基因的副本，并在其他细胞中打开它，从而进化出电器官。通常使肌肉收缩的小马达变成了电信号发生器。密歇根州立大学和德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员在一篇新论文中报告了他们的发现，他们发现了这个钠通道基因中一个大约20个字母长的短片段，它可以调节该基因在特定细胞中的表达。他们证实，在电鱼中，这个控制区域要么改变了，要么完全不存在。因此，在电鱼的肌肉中，两个钠通道基因中的一个被禁用了。然而，其影响远远超出了电鱼的发展。

“这是令人兴奋的，因为我们可以看到基因上的一个小变化是如何完全改变它的表达位置的，”哈罗德扎肯(Harold Zakon)说，他是得克萨斯大学奥斯汀分校（UT Austin）的神经科学和综合生物学教授，也是该研究的通讯作者。

Zakon说:“包括人类在内的大多数脊椎动物都有这个控制区。所以，关于人类健康的下一步将是在人类基因数据库中检查这个区域，看看正常人中有多少变异，以及该区域的一些缺失或突变是否

会导致钠通道表达降低，从而导致疾病。”

这项研究的第一作者是Sarah LaPotin，她在研究期间是Zakon实验室的一名研究技术员，目前是犹他大学的博士生。除了Zakon，该研究的其他资深作者是UT Austin的分子生物科学教授Johann Eberhart和密歇根州立大学综合生物学副教授Jason Gallant。

Zakon说，在电器官进化之前，肌肉中的钠通道基因必须被关闭。

Zakon说:“如果他们同时打开肌肉和电器官中的这个基因，那么电器官中的钠通道所发生的所有新变化也会发生在肌肉中。因此，将该基因的表达分离到电动器官是很重要的，因为它可以在不伤害肌肉的情况下进化。”

世界上有两组电鱼——一组在非洲，另一组在南美洲。研究人员发现，非洲的电鱼在控制区发生了突变，而南美洲的电鱼则完全没有控制区。两组研究人员在开发肌肉中钠通道基因的电器官表达方面达成了相同的解决方案，尽管途径不同。“如果你倒回生活的磁带，按下播放键，它会以同样的方式播放还是会找到新的方式前进?进化会以同样的方式一次又一次地进行吗?电鱼让我们尝试回答这个问题，因为它们反复进化出了这些不可思议的特征。在这篇论文中，我们试图了解这些钠通道基因是如何在电鱼中反复丢失的。”研究人员希望回答的下一个问题是，控制区域是如何进化来打开电子器官中的钠通道的。

参考文献：