解码动物行为：从基因到大脑的遗传奥秘

解码动物行为：从基因到大脑的遗传奥秘

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中国科技网

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来源

1.

https://www.stdaily.com/web/gjxw/2024-08/16/content_215491.html

2.

http://lmb.scsio.cas.cn/kyjz/202406/t20240621_790537.html

3.

https://blog.csdn.net/weixin_41880581/article/details/140286513

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https://www.biodiversity-science.net/EN/lexeme/showArticleByLexeme.do?articleID=98256

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https://mgv.pku.edu.cn/kxyj/bdrzysjkx/383950.htm

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https://www.cirm.ca.gov/zh-CN/about-cirm/publications/optogenetic-interrogation-neural-circuits-technology-probing-mammalian-brain-structures/

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http://www.biomarker.com.cn/archives/33491

8.

https://www.forwardpathway.com/134221

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https://www.sps.tsinghua.edu.cn/info/1043/2090.htm

在生物进化史上，大约4.2亿至3.6亿年前的泥盆纪时期，一个关键的进化事件悄然发生：一种具有强健胸鳍和肺的肉鳍鱼类成功从水中登上陆地，开启了脊椎动物的陆地生活篇章。这一转变不仅改变了地球生态系统的格局，也为后续两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物（包括人类）的演化奠定了基础。然而，这个看似偶然的事件背后，究竟隐藏着怎样的遗传密码？

为了破解这一谜题，德国康斯坦茨大学和维尔茨堡大学领导的国际研究团队对现存的三种肺鱼进行了基因组测序。其中最引人注目的是南美洲肺鱼，其基因组大小超过900亿个碱基，是目前已知最大的动物基因组，相当于人类基因组的30倍。

研究发现，肺鱼基因组的惊人规模主要归因于自主转座子的活跃复制。这些DNA序列会“复制”并改变在基因组中的位置，导致基因组不断膨胀。在过去每1000万年里，南美洲肺鱼的基因组都会增长相当于整个人类基因组大小的量，而且这一过程仍在持续进行。

更有趣的是，研究人员发现肺鱼鳍的进化与Shh信号通路的变化密切相关。这一发现为硬骨鱼的辐鳍与陆地脊椎动物手指之间的进化联系提供了新的证据，进一步揭示了脊椎动物如何从海洋登上陆地的奥秘。

在哺乳动物中，大脑皮质的沟回结构一直是个令人着迷的特征。复旦大学禹永春教授团队通过研究雪貂这一模式生物，揭示了大脑皮质沟回形成的分子机制。

研究发现，Wnt信号通路中的N基因在沟回结构发育中起着关键作用。通过胚胎电转技术干扰N基因的表达，会导致雪貂大脑沟回发育异常，皮层厚度下降。进一步研究显示，N基因的缺失会影响神经元的正常迁移，导致皮层神经元位置分布异常，甚至引发生理性焦虑和社交障碍。

这一发现不仅揭示了大脑结构发育的遗传机制，也为理解复杂行为的神经基础提供了新的线索。值得注意的是，研究团队还从无脑回/巨脑回畸形患儿的家系中发现了多个具有新发突变的高风险基因，为进一步研究提供了宝贵的样本资源。

在动物界，亲代抚育行为是一种普遍存在的现象。以口孵鱼类为例，这种特殊的育儿方式涉及复杂的遗传调控机制。中国科学院南海海洋研究所林强研究员团队通过研究细条银口天竺鲷，揭示了口孵行为的遗传基础。

研究发现，多个基因如rab34、grm2等在亲代抚育物种谱系中表现出显著的遗传趋同信号。特别值得一提的是催产素信号通路，这一被称为“爱的荷尔蒙”的神经递质在口孵鱼类中显示出明显的适应性遗传突变。相关基因如CD38、IP3R不仅存在氨基酸位点趋同变异，还受到显著的正选择压力。

此外，研究还发现口孵鱼类的免疫系统也发生了适应性变化。口腔黏膜不仅特异性表达一些免疫相关基因，还首次证实有孵化酶基因的表达，揭示了口腔黏膜在保障胚胎正常发育和免疫防护方面的独特功能。

这些研究结果不仅揭示了鱼类育儿行为的遗传基础，也为理解基因变异如何影响行为演化提供了新的视角。从肺鱼的基因组到大脑皮质的沟回，再到口孵行为的遗传调控，这些最新的科研成果让我们更深入地理解了动物行为背后的遗传机制，也为未来的行为科学研究开辟了新的方向。