比较基因组学探究触觉觅食鸟类感觉系统的适应性进化

来源 :浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lislin
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
触觉觅食的鸟类能够仅凭借触觉线索就完成对猎物快速而准确地定位,得益于其特化的喙尖端器官。在触觉觅食鸟类的喙尖端,密集分布着大量的机械刺激感受器,由猎物运动产生的振动或压力等触觉刺激被这些感受器检测。随后,触觉信号通过三叉神经节(trigeminal ganglion,TG)投射的传入神经,被传递到脑干的三叉神经感觉主核(principal sensory nucleus of the trigeminal nerve,Pr V)进行处理。相较于视觉觅食的鸟类来说,在喙尖端的触觉感知特化的过程中,触觉觅食鸟类的TG中机械敏感性神经元的占比增加,且Pr V的相对体积也发生了扩张。但TG中其他感觉神经元数量的下降,以及大脑中视觉通路上的相关功能区域的体积的缩小,说明触觉觅食鸟类的不同感觉系统之间可能存在进化权衡。但目前,触觉觅食鸟类感觉系统进化的分子机制及权衡发生的遗传基础尚不明确。为了在全基因组水平探究触觉觅食鸟类感觉系统的适应性进化机制,本研究选取3种触觉觅食鸟类作为研究对象:无翼鸟目(Apterygiformes)的北岛褐几维鸟(Apteryx mantelli)、雁形目(Anseriformes)的绿头鸭(Anas platyrhynchos)、以及鹈形目(Pelecaniformes)的朱鹮(Nipponia nippon)。此外,设置各物种的非触觉觅食近亲作为对照。基于比较基因组学及趋同信号检测分析,得到主要研究结果如下:(1)基因家族进化分析结果表明,北岛褐几维鸟和绿头鸭中与嗅觉系统相关的基因家族及朱鹮中与听觉系统相关的基因家族发生了扩张,提示其可能分别进化出了敏锐的嗅觉和听觉。但正选择分析及趋同信号检测结果表明这3个物种似乎发生了视觉退化:CDHR1、TTLL5、PRPF6、IFT140、MDM4、ELP4、CHM、RAB18、OGFR、EFHC2、ATRIP、ATR、COL9A1、REV3L、SLC16A1等基因在触觉觅食鸟类中受到了正选择,且其选择压力在触觉觅食组与背景组之间差异显著(P<0.01);触觉觅食鸟类中,FRAS1、DNA2、MKKS有位点发生了趋同氨基酸替换;上述基因的突变或缺失会导致视网膜色素变性、眼球结构缺陷、眼外肌麻痹等人类视觉发育异常。此外,在触觉觅食鸟类中,参与视觉信号转导及调控光感受器突触结构发育的PDLIM1基因受到了正选择,且其ZM结构域发生了相对密集的趋同氨基酸替换,说明其可能也是造成其视觉退化的候选基因之一。(2)在3个触觉觅食鸟类扩张的基因家族中,均有部分基因显著富集在与神经系统发育相关的KEGG通路或GO条目中,这些通路主要在神经发生过程中参与调控神经祖细胞增殖、神经突的生长及神经元凋亡等。ZNF335和ANKLE2都是神经发生过程中重要的调控基因,其中,ZNF335在触觉觅食鸟类中受到正选择,且选择压力在触觉觅食组和背景组之间差异显著(P=2.64E-13),ANKLE2基因在触觉觅食鸟类中发现了趋同氨基酸替换位点.ZNF335和ANKLE2基因的遗传变异会引起神经祖细胞分裂提前结束或神经元过早分化,从而导致相关功能区域内神经元细胞数量的减少。上述与神经系统发育相关的通路和基因可能参与调控触觉觅食鸟类不同感觉处理区域体积的变化,从而影响大脑发育。综上所述,本研究在基因组水平上探究了3种触觉觅食鸟类的感觉系统适应性进化的分子机制,进一步加深了对鸟类觅食行为及感觉系统进化的认识,同时也为其他触觉觅食脊椎动物的研究提供了理论基础。
其他文献
人类文明的进步总是与科技重大突破与创新相伴,面对日新月异的全球科技创新的浪潮,中国要成为世界性强国,就需要加强科技创新。企业尤其是高新技术企业对于科技创新负有更大的责任,给予企业高管和掌握企业核心技术的人才以股份,使之同舟共济,在很大程度上可以增强企业的内聚力,增强企业科技创新制度的认同,提高企业经济绩效。本文选取2016年至2020年A股上市高新技术企业作为研究对象,运用中介效应检验程序分析高管
学位
近年来营商环境改进和科技人才两方面已成为社会各界的重点关注领域,是当前中国经济进入新发展阶段下的现实选择。新发展阶段要求建设开放型经济新体制,营商环境是对此的重大支撑,会吸引更多的海外科技人才集聚。通过文献阅读与理论分析发现,在国内营商环境通常与科技人才政策紧密相连,是科技人才集聚的主要因素。文章主要研究营商环境改进对科技人才集聚度提升的动态效应及影响机制。通过对现有的文献进行整理发现,营商环境对
学位
在“大众创业、万众创新”的时代背景下,新生企业如雨后春笋般涌现,社会创新创业氛围日渐浓厚,创业活动正逐渐成为我国经济高质量发展的重要助推器。据《全球创业观察(GEM)2019/2020全球报告》显示,中国的国家创业背景指数处于全球领先地位。然而,在快速变化的环境中,新创企业由于其小而弱的自身特性,在创立和发展的过程中多数面临着资源稀缺的难题,难以获得有效的生存与成长。因此,新创企业如何克服先天缺陷
学位
债券市场是资本市场的重要组成部分,也是公司企业债务融资的重要渠道之一。2021年《政府工作报告》指出,要“加强债券市场建设,更好发挥多层次资本市场作用,拓展市场主体融资渠道”。从现阶段看,在国际贸易保护主义抬头、国内经济下行压力增大又叠加新冠肺炎疫情冲击状况下,国内债务违约风险快速积聚,并已成为我国当前面临的重大风险之一。在此背景下,加强债券市场建设的内容之一就是加强债市风险管控,避免出现“违约潮
学位
尼日利亚是非洲人口最多的国家,也是非洲最重要的国家之一。它与中国在上世纪七十年代早期就建立了外交关系。建交以来,两国关系发展顺利。尼日利亚是中国在非洲的第四大贸易伙伴和第二大出口市场,随着中国在尼日利亚援助项目的增加,越来越多的尼日利亚人开始重视学习汉语和中国文化。因此,研究尼日利亚的汉语国际教育,不但有利于汉语和中国文化在该国的介绍和推广,而且对加强两国之间的外交关系和经济关系有着重要作用,对汉
学位
谚语存在于每个民族语言中,主要通过口耳相传,为人熟知。各国的谚语虽然语言形式不同,文化习俗各异,但都来源于人们长期的生活经验。汉语谚语历史悠久,内容丰富,涉及生活领域广泛,是几千年中华民族智慧的结晶。谚语亦称俗语,是语言的花朵。它不仅是汉语语言的词汇单位,也是意义相对完整的固定句子,因而被认为是对外汉语教学中非常好的语言材料。以汉语为第二语言的学习者通过学习和掌握常用的谚语,既可以扩大汉语词汇量,
学位
随着汉语国际教育在世界范围内如火如荼地开展,越来越多的学者开始关注和研究国际汉语教学的状况并已取得了较为丰硕的研究成果。汉语国际教育情况因不同的国别、人文环境及社会经济条件等因素而独具特色。对不同国别的汉语教学情况进行调查和研究,能有力地促进汉语国际教育工作的开展。本研究以吉尔吉斯斯坦首都民族大学、比什凯克人文大学和吉尔吉斯斯坦师范大学这三所高校为研究对象,采用了文献调查法和问卷调查法等研究方法,
学位
动机是学习者成功学习目标语言的必要条件,也是确保学习者成功掌握目标语言的关键。自2005年非洲第一个孔子学院在肯尼亚建立至今,在非洲如同在世界各地一样,汉语作为一种重要的语言越来越受到非洲学习者的重视。多哥是一个非洲国家,和中国有着友好的合作关系。近年来,汉语也成了多哥学生希望学习的目标语。然而,鲜有文献报告多哥汉语学习者学习动机的相关研究成果。为了解多哥学生学习汉语的动机,本文作者以问卷调查和访
学位
“一带一路”倡议推动了中国和乌兹别克斯坦在社会、政治、经济、文化等多个领域的交流与合作。乌中双方积极开展经贸合作,承前启后发展战略与经贸伙伴关系,共同打造双方政治互信、经济融合和文化包容的命运共同体,并致力于将双方的战略与经贸合作关系提升到新的高度。与此同时,越来越多的乌兹别克斯坦人开始对中国社会、历史、语言、文化和中国人产生了浓厚的兴趣。乌兹别克斯坦的汉语教学有着几十年的历史和丰富的教学经验,随
学位
离合词是汉语中比较特殊的一类。它在意义上具有整体性和单一性,但在结构上有时可以是(离合词是兼有词和短语两种性质)分开或扩展的语素的组合。本论文主要讨论了现代汉语中离合词的结构特征,离合词的扩展、倒装、重叠等形式,以及离合词的偏误分析和离合词教与学中存在的问题和不足。本文的重点是离合词在以严谨为特征的汉语句子中的正确用法,以及离合词的教与学应该采用的原则和策略。现代汉语中的离合词不同于一般的有许多语
学位