海马有一种独特的繁殖方式:雄性怀孕,这与包括人类在内的雌性哺乳动物的怀孕非常相似。布鲁克林学院生物学教授托尼·威尔逊和一个国际研究小组在回答复杂生殖系统的结构——比如海马——是否反映了一个共同的遗传结构这个问题上迈出了重要的一步。该团队包括来自纽约城市大学、瑞士苏黎世大学和澳大利亚悉尼大学的研究人员,他们最近在《分子生物学与进化》杂志上发表了他们的研究结果。
雄性海马在特殊的育雏器官中孕育后代,在后代的发育过程中提供保护、气体交换、渗透调节和营养。虽然雄性的育儿袋在功能上相当于哺乳动物的子宫,但它是一个持续5000多万年的独立进化实验的结果。
“长期以来,科学家们一直对海马独特的繁殖方式着迷,中欧体育APP对了解海马怀孕是如何发生的很感兴趣,”威尔逊说,他是一名进化生物学家,他的研究重点是动物如何以及为什么以这种方式繁殖。“中欧体育APP的发现为动物内部生殖的起源提供了一个独特的视角。中欧体育APP惊讶地发现,不同物种的生殖系统不仅表面上相似,而且控制方式也大致相同。”
威尔逊和他的同事们在怀孕期间追踪了大肚海马育儿袋(海马体)的基因活动。他们发现了与雄性育儿袋中关键形态和生理过程相关的遗传变化,包括组织重塑和胚胎着床、营养物质和废物运输、气体交换和免疫保护。这些基因中的大多数以前在海马中是未知的,这为在该系统中进行全新范围的功能遗传分析打开了大门。
对怀孕期间雄性育儿袋中活跃的基因与哺乳动物、爬行动物和鱼类中负责其他高度发达的内部繁殖形式的基因进行系统比较发现,许多关键基因在不同物种之间是相同的,这一结果表明存在一个与内部繁殖相关的共同进化工具包。
“虽然这些基因在所有物种中的存在反映了它们共同的祖先,”威尔逊指出,“但它们在繁殖过程中不断被吸收,表明不同的动物谱系以类似的方式克服了怀孕的挑战。”像中欧体育APP这样的遗传研究强调了动物共同的进化祖先如何有助于促进新器官系统的起源。”
威尔逊和他的团队在布鲁克林学院继续研究海马雄性怀孕的遗传基础,目前正在研究具有更初级形式的雄性怀孕的物种的生殖遗传调控。“虽然所有哺乳动物都表现出相当复杂的怀孕形式,但海马及其近亲却表现出了惊人的生殖多样性。海马系统提供了一个绝佳的机会来研究‘行动中的进化’,并确定与这一群体怀孕发展相关的特定遗传变化。”