洞穴魚(yú)新陳代謝的進(jìn)化可能會(huì)為許多疾病的治療提供洞察力

Stowers 醫(yī)學(xué)研究所的新研究調(diào)查了 100,000 多年前涌入地下洞穴系統(tǒng)的地表?xiàng)⒑郁~(yú)洞穴魚(yú)是如何發(fā)展出獨(dú)特的代謝適應(yīng)能力以在營(yíng)養(yǎng)稀缺的環(huán)境中生存的。該研究于 2022 年 5 月 12 日在線發(fā)表在Nature Genetics上，由 Nicolas Rohner 博士實(shí)驗(yàn)室的高級(jí)研究助理 Jaya Krishnan 博士領(lǐng)導(dǎo)，創(chuàng)建了一張肝組織全基因組圖譜兩個(gè)獨(dú)立的洞穴魚(yú)群落以及河魚(yú)，以了解洞穴魚(yú)的新陳代謝如何進(jìn)化以及這如何適用于人類(lèi)。

從歷史上看，人類(lèi)已經(jīng)能夠在盛宴或饑荒期間適應(yīng)。然而，今天，在全球許多地區(qū)，盛宴取代了饑荒，導(dǎo)致一系列與新陳代謝相關(guān)的疾病增加，如糖尿病、心臟病和中風(fēng)。統(tǒng)稱為代謝綜合征，這些疾病與DNA 區(qū)域的基因突變有關(guān)，這些基因突變調(diào)節(jié)我們的基因如何工作以保持我們的健康;在進(jìn)化的時(shí)間尺度上，恒定的“盛宴狀態(tài)”處于起步階段，對(duì)人類(lèi)來(lái)說(shuō)，這意味著疾病而不是適應(yīng)。

這項(xiàng)研究標(biāo)志著第一次對(duì)調(diào)節(jié)基因活性和表達(dá)的肝臟 DNA 非編碼區(qū)進(jìn)行了遺傳作圖。對(duì)于研究饑餓抵抗和新陳代謝 的科學(xué)界來(lái)說(shuō)，新數(shù)據(jù)現(xiàn)在是一種寶貴的資源。

“對(duì)于我們或任何人來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在提出與新陳代謝、飲食和適應(yīng)有關(guān)的相關(guān)問(wèn)題是一個(gè)很好的基礎(chǔ)，”克里希南說(shuō)。

新陳代謝，或我們利用和儲(chǔ)存能量的方式，是所有物種健康不可或缺的一部分。洞穴魚(yú)是研究新陳代謝的理想選擇;在周期性的洞穴泛濫期間，這些魚(yú)攝入并儲(chǔ)存它們生存所需的所有營(yíng)養(yǎng)，直到下一次營(yíng)養(yǎng)淹沒(méi)，這可能不會(huì)再過(guò)一年。“它們可以揭示代謝紊亂，如糖尿病和肥胖癥，”克里希南說(shuō)，因?yàn)楸M管脂肪和血糖水平升高，這些魚(yú)仍然充滿活力和健康。

“事實(shí)上，盡管這些魚(yú)具有這些極端特征，但它們顯然是健康的，根據(jù)定義，這是詢問(wèn)它們?nèi)绾翁幚磉@些問(wèn)題的好地方，”羅納說(shuō)。

真正值得注意的是，本研究中檢查的兩個(gè)獨(dú)立衍生的洞穴魚(yú)群落進(jìn)化出驚人相似的代謝適應(yīng)能力，以在黑暗、營(yíng)養(yǎng)稀缺的環(huán)境中生存。這就提出了一個(gè)問(wèn)題，我們可以從有時(shí)間進(jìn)化的動(dòng)物身上學(xué)到什么?更進(jìn)一步，如果多個(gè)洞穴魚(yú)種群以非常相似的方式進(jìn)化，彼此完全獨(dú)立，是否存在可能在人類(lèi)等其他物種中觸發(fā)的普遍適應(yīng)機(jī)制?

“我們只知道少數(shù)可能成為治療靶點(diǎn)的基因，”克里希南說(shuō)。“這意味著我們需要采用新的方法來(lái)識(shí)別這些潛在的基因，以便我們可以研究它們，而洞穴魚(yú)是我們這樣做的一個(gè)非常強(qiáng)大的系統(tǒng)。”

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