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sun25.com:研究增强了人们的信心 即鱼类可以提供有用的人体脊柱生物学模型

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脊柱是脊柱还是脊柱-是吗?

从鲨鱼到sal,sun25.com:再到鹰再到人类,脊椎动物具有共同的骨架。即使这样,椎骨仍可以以不同的方式形成,并且在整个脊椎动物类别中具有多种结构。

例如,硬骨鱼的棘突占所有脊椎动物的一半以上,其发育步骤与包括爬行动物,两栖动物,鸟类和哺乳动物在内的陆生动物的棘突不同。

这种偏差使研究人员很难知道他们如何有效地利用鱼骨作为理解正常和异常人的脊柱发育的模型。其中包括哈佛医学院布拉瓦特尼克研究所遗传学副教授,波士顿儿童医院骨科外科副教授马修·哈里斯(Matthew Harris)。

现在,通过结合古生物学,细胞生物学和发育遗传学杜克大学医学中心和堪萨斯大学的Harris及其同事确定了区分鱼类和人棘的关键角色,并发现了一种逆转这种进化差异的方法。

为此,他们为先天性脊柱侧弯(一种在出生时出现的脊柱畸形)创建了斑马鱼模型。

该小组在6月18日的《最新生物学》杂志上在线报道说,斑马鱼中的一种基因突变导致了一种不寻常的脊柱发育,这在大多数鱼类中都已经存在了数百万年。

研究人员发现,这种突变会改变脊柱发育过程中的细胞信号传导,并导致椎骨变形。信号增加了对与先天性脊柱侧弯相关的缺陷的敏感性,先天性脊柱侧弯可能是轻度或严重的,涉及脊椎的侧弯或扭曲。

哈里斯说:“这种突变体向我们展示了如何利用鱼类研究先天性脊柱侧凸的发展,这种疾病以以前无法实现的方式影响了每1万名儿童中的约1个。”

研究小组将这种变异的斑马鱼斯潘多命名为spondylos,该词在希腊语中是“脊柱”。

当研究人员首次发现该突变体时,他们做了一些挖掘,发现斯潘多的脊椎类似于古代鱼类的脊椎。该突变表明,spondo的基因组以及其他硬骨鱼类的基因组包含了一个长期休眠的程序,用于与陆栖脊椎动物共享的相同类型的脊柱发育。

这项新工作表明,早期脊柱的蓝图一直潜伏在鱼类基因组中,而且仅改变一个基因“字母”就可以使这些潜在特征重新出现。

突变发生在所有鱼类的基因中。研究人员发现,它会影响一种原始的胚胎结构,即脊索肌,这种脊索肌在发育中的脊椎动物中呈管状。

在鱼类中,脊索发出的信号会按照其独特的纽结线协调椎骨的生长。然而,在人类中,脊椎的形成过程有所不同,而脊索动物出生后就降级到椎骨之间的物质成分。哈里斯说,这可能是背痛和疾病的根源。

这项新的研究表明,这个与脊索动物相关的基因以及它破坏的细胞信号是鱼和人的棘突之间差异的重要组成部分,并且改变基因或信号可以产生更像鱼脊柱的鱼脊柱。我们这些人和我们的土地亲戚。

这项工作还证明了脊索在脊柱进化中的重要性。

哈里斯说:“观察到单点突变会推动这种进化和形式的转变,并且脊柱的核心图案在整个脊椎动物中都保留了下来,只是它位于表层之下,这也许是我们最令人惊讶的发现。”

或者换一种说法,哈里斯说:“所以我们毕竟是鱼……或者鱼就是我们。”

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