胎生，或生下活的幼仔的能力通常與哺乳動物有關(guān)。然而，這種繁殖方式在各種脊椎動物中已經(jīng)進(jìn)化了多次，有150多次單獨出現(xiàn)。這包括爬行動物中的100多例，骨魚中的13例，軟骨魚中的9例，兩棲動物中的8例，以及哺乳動物中的1例。

皺腮鯊具有獨特的活體繁殖模式，并被認(rèn)為表現(xiàn)出不少于三年的漫長孕育時間。

因此，為了理解胎生性的進(jìn)化，有必要在不同的進(jìn)化譜系中研究這一特征。就軟骨魚類而言，包括鯊魚、鰩魚和鰩魚等物種，這些物種中多達(dá)70%的魚會產(chǎn)下活體幼魚。盡管如此，由于這些動物難以捉摸的性質(zhì)、低繁殖力以及龐大和重復(fù)的基因組，人們對它們的活體性仍然了解不足。

在最近發(fā)表在《基因組生物學(xué)與進(jìn)化》上的一篇文章中，由日本理化學(xué)研究所生物系統(tǒng)動力學(xué)研究中心植物信息學(xué)實驗室組長Shigehiro Kuraku領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組，著手解決這一問題。他們的研究確定了蛋黃蛋白，這些蛋白在哺乳動物轉(zhuǎn)向胎生后消失，但在胎生鯊魚和鰩魚中保留。他們的研究結(jié)果表明，這些蛋白質(zhì)可能已經(jīng)進(jìn)化出一種新的作用，為軟骨魚類的發(fā)育中的胚胎提供營養(yǎng)。

據(jù)現(xiàn)在在三島國立遺傳學(xué)研究所擔(dān)任分子生命史實驗室教授的Kuraku說，調(diào)查人員長期以來一直想進(jìn)一步了解鯊魚及其親屬中胎生性的進(jìn)化。"繁殖是軟骨魚類最迷人的特征之一，因為它們顯示出廣泛的繁殖模式"。

在胎生物種中，這包括一系列為發(fā)育中的胚胎提供營養(yǎng)的機(jī)制，從完全依靠胚胎卵黃囊中的營養(yǎng)，到喂養(yǎng)胚胎未受精卵，從子宮中分泌營養(yǎng)("子宮乳")，或通過胎盤轉(zhuǎn)移營養(yǎng)物質(zhì)。

為了更好地了解這些不同的機(jī)制，作者搜索了12種軟骨魚類的基因組和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，以尋找卵黃素(VTG)的同源物，卵黃素是產(chǎn)卵物種在雌性肝臟中合成的主要卵黃蛋白。無論它們的繁殖方式如何，所有軟骨魚類都至少有兩個Vtg的拷貝，而所有Vtg的拷貝都已從哺乳動物中消失(盡管作者在一種有袋動物中發(fā)現(xiàn)了一個拷貝，而以前并不知道它有一個Vtg基因)。

接下來，作者搜索了VTG受體的同源物;雖然哺乳動物保留了該受體的一個拷貝，但Kuraku和他的同事在軟骨魚類中發(fā)現(xiàn)了兩個古老的串聯(lián)復(fù)制，產(chǎn)生了三個受體的拷貝。作者指出，這一發(fā)現(xiàn)是出乎意料的。

"我們預(yù)測鯊魚基因組中保留了蛋黃蛋白基因，因為活體鯊魚部分依賴于蛋黃的營養(yǎng)供應(yīng)，"Kuraku說。"最讓我們吃驚的是，包括鯊魚在內(nèi)的軟骨魚類有更多的蛋黃蛋白受體基因拷貝"。

這表明，這些蛋白質(zhì)可能在這種胎生魚系中提供一種新的功能。為了闡明VTG及其受體在這些物種中的功能，作者比較了一種產(chǎn)卵鯊魚(云紋貓鯊)和兩種胎生鯊魚的組織轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)。皺腮鯊是一種胎生物種，不向發(fā)育中的胚胎提供母體營養(yǎng)，而星鯊則有胎盤。在產(chǎn)卵的云紋貓鯊中，VTG主要在肝臟中表達(dá)，而其受體主要在卵巢中表達(dá)。

相反，在兩種胎生鯊魚中，VTG不僅在肝臟中表達(dá)，而且在子宮中也表達(dá)。有趣的是，VTG受體在這些物種的子宮中也有表達(dá)。這表明，VTG蛋白可能不僅具有卵黃營養(yǎng)物的功能，而且還可能被輸送到子宮，在那里它們可能在一些軟骨魚類中發(fā)揮提供基于母體的營養(yǎng)的作用。

正如作者所指出的，這種令人感興趣的可能性還有待通過功能研究加以證實。他們還希望將這一分析擴(kuò)展到對與軟骨魚各種繁殖模式相關(guān)的因素進(jìn)行全基因組調(diào)查。不幸的是，鑒于在獲得生物樣本方面的挑戰(zhàn)，這種實驗在這些物種中很難進(jìn)行。然而，Kuraku和他的合作者希望能改變這種情況。

Kuraku說："這項研究是通過具有各種專業(yè)知識的人之間的網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的，他們認(rèn)識到軟骨魚的生物潛力，這也帶來了Squalomix聯(lián)盟的啟動和發(fā)展，"這是一項在2020年發(fā)起的倡議，旨在促進(jìn)專門針對鯊魚和鰩魚物種的基因組和分子方法。該聯(lián)盟旨在公開其資源，包括一種可能有助于實現(xiàn)分子功能測定的細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，促進(jìn)未來對這些難以捉摸和迷人的生物的繁殖模式的研究。

標(biāo)簽： 生物科學(xué) 軟骨魚活產(chǎn) 脊椎動物 爬行動物