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回声定位是哺乳动物行为趋同的典型例子。为探究其基因调控活动进化机制,研究人员对回声定位蝙蝠和柔毛树鼠海马区的染色质可及性及转录组数据展开研究。发现回声定位哺乳动物可及染色质区域具显著进化重复性,其海马区基因调控网络更复杂,且富集于突触功能相关通路,为揭示趋同表型机制提供新视角。
回声定位是哺乳动物中引人注目的行为趋同现象,其已在至少五个哺乳动物类群中独立进化。尽管越来越多证据表明回声定位哺乳动物在蛋白质编码区存在趋同进化,但哺乳动物回声定位背后的基因调控活动进化仍未明确。鉴于海马区在处理回声定位信号中起关键作用,本研究系统调查了回声定位蝙蝠和柔毛树鼠(soft-furred tree mice)海马区的染色质可及性(chromatin accessibility)和转录组(transcriptomic)数据。结果显示,与非回声定位哺乳动物相比,回声定位哺乳动物在可及染色质区域表现出显著的进化重复性。将基因表达与染色质可及性结合的分析表明,回声定位哺乳动物海马区具有比非回声定位哺乳动物更复杂的基因调控网络(gene regulatory networks),这种复杂性主要归因于回声定位哺乳动物中可及染色质区域的进化重复性。回声定位哺乳动物共有的基因调控尤其在与突触功能(synaptic function)相关的功能术语中富集,这一点通过柔毛树鼠比实验室小鼠具有更高的突触和线粒体密度得到支持。这些发现表明,回声定位哺乳动物物种之间海马区的基因调控活动具有显著的进化重复性,暗示基因调控活动对哺乳动物趋同表型的重要贡献。