研究顯示,在已測定全基因組的魚類中,海馬的進化速度是最快的。海馬沒有牙齒是因爲缺少與釉質蛋白有關的基因。
蘇德銘 報道
海馬讓人充滿好奇,雖屬魚類,但外形卻不似魚,“懷孕生子”的責任也由雄性代勞。一組由本地研究員協調的國際研究小組成功爲海馬的基因組解碼,助科學家了解海馬特征的形成,也可能拯救海馬步向絕種的命運。
這是科學界首次破解海馬的全基因組,其研究成果受到國際關注,在上個月15日登上知名科學期刊《自然》(Nature)的封面。
這項研究進行了約四年,研究小組由34名來自新加坡、中國與德國研究室的人員組成,並由新加坡科技研究局(A*STAR)屬下分子與細胞生物學研究院(Institute of Molecular and Cell Biology,簡稱IMCB)的研究主任文卡塔斯教授(Byrappa Venkatesh)負責三地聯合研究的協調工作。
研究小組排序出的是虎尾海馬(Hippocampus comes)的全基因組。有26年基因組學研究經驗的文卡塔斯接受《聯合早報》訪問時指出,選擇這類海馬是因爲東南亞海域中,其數量較多,而選擇海馬爲“研究對象”,是因爲它們有許多與其他魚類不同的特征。
例如,海馬有管狀長嘴而沒有牙齒、沒有腹鳍(pelvic fin)和尾鳍(caudal fin)、全身沒有鱗片但卻覆蓋硬骨骼等。雄性海馬也有育兒袋,雌性海馬會將卵子放入袋中,雄性海馬會孵化胚胎直到分娩。
研究顯示,在已測定全基因組的魚類中,海馬的進化速度是最快的。雖然有關機制還不太明確,但可推測的是較高的進化速度可能與海馬的特殊外形有關。
研究員也發現,海馬缺失了一些魚類與人類共有的基因,如與釉質蛋白(enamel proteins)有關的基因,這可解釋爲何海馬沒有牙齒。
文卡塔斯指出,破解海馬基因組有助科學家了解海馬的進化過程及其特性,這可促進針對海馬人工繁育和生態保護的工作。
“海馬在中醫學裏有藥用價值而遭大批捕獵,雖然不屬于瀕臨絕種的動物,但面對風險。爲它們的基因組解碼,或許能拯救一些海馬的種類。”
有助研究人類遺傳病
文卡塔斯也說,爲動物進行基因組排序,再與人類基因組對比,能讓科學家進一步了解人類基因,也許能給研究遺傳病症的研究員提供重要線索,而此次海馬基因組的破解也不例外。
他舉例,這次研究的另一大發現是海馬基因組中缺失一種決定生物肢體發育的“Tbx4”基因,因此海馬並無腹鳍。“這發現讓我們更了解Tbx4基因與人類的關系,或許對日後研究與腿部發育相關的遺傳病症有幫助。”
本次海馬基因組排序是大型跨國研究“一萬基因組計劃”(Genome 10K)的一部分,該計劃旨在爲一萬種脊椎動物排序出基因組。
文卡塔斯說:“這次的突破非常有滿足感。海馬是世上最神秘也最特別的動物之一,能破解它基因背後的奧秘對我來說意義重大。”
但他坦承,基因組排序的工作極度繁瑣,而不是每次都有預期中的重大發現,研究結果有時難免會讓研究人員灰心。“無論如何,我們還是會繼續爲更多動物的基因組進行排序,繼續爲基因組學知識的創建盡一份力。”
文卡塔斯透露,接下來計劃對海馬的基因組做更深入的研究,也會嘗試爲“多鳍魚”(Bichir)進行基因組排序。