**篇文章中,研究人员发现线粒体产能系统的进化应该与蝙蝠飞行能力的起源密切相关,并从能量代谢角度揭示蝙蝠飞行起源的机制。
蝙蝠是翼手目动物的通称,是**演化出具有真正飞行能力的哺乳动物。跟鸟类进化出飞行能力一样,蝙蝠飞行能力的进化需要一系列十分复杂的形态和生理变化,因此达尔文在《物种起源》中感叹“从不能飞的原始哺乳动物进化为能飞的蝙蝠是不可思议的”。研究人员注意到飞行消耗的能量是奔跑3-15倍。因此,飞行除了需要骨骼等形态变化外,还需要能量供应系统的高效率化,以便能适应能量需求的急剧增加。通俗的比喻就是飞机能飞,不单单需要机翼等形态结构,还需要有强大的发动机来提供动力。线粒体是细胞的能量工厂,通过氧化呼吸链提供了生物体95%的能量,是动物各种运动所需能量动力的“发动机”。因此他们推测线粒体产能系统的进化应该与蝙蝠飞行能力的起源密切相关。通过全基因组比较分析,他们证实在蝙蝠飞行能力的起源过程中,线粒体的氧化呼吸链基因受到正选择,线粒体与细胞核编码的基因发生协同进化,以适应飞行起源过程中对能量需求的急剧增加。
这一研究团队2009年通过对飞行能力健全与退化的鸟类的比较研究,在GenomeResearch发表的姐妹篇工作揭示,线粒体基因组的选择压力与动物运动能力密切相关。
另外一篇文章中,研究人员发现作为COPD的潜在病理之一的谷胱甘肽S转移酶P1(GSTP1)基因105位点更有可能遵循隐性遗传模式。该研究为解析COPD的遗传机理研究提供了新视角。
COPD是一种以气流不可逆受限为特征的呼吸道**,多发于老年人中,目前在全世界死亡原因中排第四位,对人类健康造成了极大危害。GSTP1为可溶性同功酶超基因家族成员之一,是代谢多种内源性或外源性化学物质,尤其是毒性物质的重要**酶。GSTP1基因第5外显子内的基因多态rs1659,可导致所编码的异亮氨酸(Ile)替换为缬氨酸(Val),并改变酶分子的空间构象,进而影响到酶与亲电子底物结合的特异性、稳定性及催化活性,由此导致氧化—抗氧化失衡,是COPD的潜在病理之一。然而目前有关GSTP1基因105位点与COPD的关系仍有争议。为进一步探讨此问题,张亚平、钟丽和傅炜萍等收集了来自中国西南地区的汉族样本327个COPD病例和349个对照,并对其I105V位点进行了扫描。结果表明,在东亚群体中,I105V位点与COPD并无显著相关。这一结论也与此前大多数研究相符,而与近期Smolonska等人发表的一篇荟萃分析的结果相反。
进一步数据核查发现,该文错误地颠倒了2007年的两篇文献中**组和对照组的数据。当该错误得以修正后,得出了与他们研究相同的结论。同时,之前所有的分析,都假设GSTP1基因是以显性模式发挥作用的,然而这一点并不明确。通过对已发表的15篇文献数据的重新分析表明,GSTP1基因更有可能遵循隐性遗传模式。在隐性模式下,此位点在欧洲群体中与COPD显著相关,而在亚洲人群中未观察到任何显著相关性。
原文检索:
Adaptive evolution of energy metabolism genes and the origin offlight in batsBat flight poses intriguing questions about how flightindependently developed in mammals. Flight is among the mostenergy-consuming activities. Thus, we deduced that changes inenergy metabolism must be a primary factor in the origin of flightin bats. The respiratory chain of the mitochondrial produces 95% ofthe adenosine triphosphate (ATP) needed for locomotion. Because therespiratory chain has a dual genetic foundation, with genes encodedby both the mitochondrial and nuclear genomes, we examined bothgenomes to gain insights into the evolution of flight withinmammals. Evidence for positive selection was detected in 23.08% ofthe mitochondrial-encoded and 4.90% of nuclear-encoded oxidativephosphorylation (OXPHOS) genes, but in only 2.25% of thenuclear-encoded nonrespiratory genes that function in mitochondriaor 1.005% of other nuclear genes in bats. To address the caveatthat the two available bat genomes are of only draft quality, weresequenced 77 OXPHOS genes from four species of bats. The analysisof the resequenced gene data are in agreement with our conclusionthat a significantly higher proportion of genes involved in energymetabolism, compared with background genes, show evidence ofadaptive evolution specific on the common ancestral bat lineage.Both mitochondrial and nuclear-encoded OXPHOS genes displayevidence of adaptive evolution along the common ancestral branch ofbats, supporting our hypothesis that genes involved in energymetabolism were targets of natural selection and allowed adaptationto the huge change in energy demand that were required during theorigin of flight.