电鱼是如何进化出电器官的

研究人员发现基因控制区只控制肌肉中钠通道基因的表达，而不控制其他组织中的钠通道基因

电器官帮助电鱼，如电鳗，做各种令人惊奇的事情：它们发送和接收类似于鸟叫声的信号，帮助它们根据物种、性别甚至个体识别其他电鱼。《科学进步》杂志的一项新研究解释了微小的基因变化是如何使电鱼进化出电器官的。这一发现也可能有助于科学家查明某些人类疾病背后的基因突变。

进化利用了鱼类遗传的一个怪癖来发展电器官。所有鱼类都有相同基因的重复版本，该基因产生微小的肌肉运动，称为钠通道。为了进化电器官，电鱼关闭了肌肉中钠通道基因的一个副本，并在其他细胞中打开它。通常使肌肉收缩的微型电机被重新用于产生电信号，瞧！一种具有惊人能力的新器官诞生了。

德克萨斯大学奥斯汀分校神经科学和综合生物学教授、该研究的通讯作者哈罗德·扎康说：“这很令人兴奋，因为我们可以看到基因的微小变化如何能够完全改变其表达的位置。”。

在这篇新论文中，来自UT Austin和密歇根州立大学的研究人员描述说，他们发现了这种钠通道基因的一小段，大约20个字母长，控制着该基因是否在任何特定细胞中表达。他们证实，在电鱼中，这个控制区域要么被改变，要么完全缺失。这就是为什么电鱼肌肉中两个钠通道基因中的一个被关闭的原因。但其意义远远超出了电鱼的进化。

Zakon说：“包括人类在内的大多数脊椎动物都有这个控制区。”。“因此，人类健康方面的下一步将是在人类基因数据库中检查该区域，以了解正常人的变异程度，以及该区域的某些缺失或突变是否会导致钠通道表达降低，从而导致疾病。”

这项研究的第一作者是SarahLapotin，她是研究时Zakon实验室的研究技术人员，目前是犹他大学的博士生。除了Zakon之外，该研究的其他资深作者还有德州大学奥斯汀分校分子生物学教授Johann Eberhart和密歇根州立大学综合生物学副教授Jason Gallant。

Zakon说，在电器官进化之前，肌肉中的钠通道基因必须关闭。

Zakon说：“如果他们同时启动肌肉和电器官中的基因，那么所有发生在电器官钠通道上的新物质也会发生在肌肉中。”。“因此，分离该基因在器官的表达非常重要，因为它可以在不损害肌肉的情况下进化。”

世界上有两组电鱼，一组在非洲，另一组在南美洲。研究人员发现，非洲的电鱼在控制区发生了突变，而南美洲的电鱼则完全失去了控制区。这两个研究组得出了相同的解决方案，即通过两种不同的途径开发出肌肉中失去钠通道基因表达的器官。

“如果你重放生活的磁带，点击播放，它会以同样的方式播放还是会找到新的前进方向？进化会以同样的方式一次又一次地工作吗？”Gallant说，他培育了南美洲的电鱼，这是研究的一部分。“电鱼让我们试着回答这个问题，因为它们反复进化出这些不可思议的特性。我们在本文中试图找到答案，试图了解电鱼中这些钠通道基因是如何反复丢失的。这确实是一种协作的努力。”

研究人员希望回答的下一个问题是，控制区域是如何进化来打开电器官中的钠通道的。