粪便DNA提取获突破!一项卷尾猴基因组研究,揭示其了其长寿、庞大大脑的原因

Evelyn Zhang

在充满挑战的环境中生存、长寿以及参与复杂的认知过程是人类的特征。类似的特征也在卷尾猴身上平行进化,但它们的遗传基础仍未被探索。

一项国际研究对卷尾猴(Capuchin monkey)进行了基因测序,在它们的进化过程中找到了基因线索,可以解释为什么它们能拥有显著的预期寿命延长,以及巨大的大脑。

粪便DNA提取获突破!一项卷尾猴基因组研究

“卷尾猴的大脑相对尺寸是所有猴子中最大的,尽管体型很小(3-5公斤),但它们的寿命超过50岁。针对这些现象仍未有通用的解释。”加拿大卡尔加里大学的研究人员、联合王国的利物浦大学领导这项研究的教授Joao Pedro De Magalhaes表示。

为了揭开卷尾猴的秘密,研究人员为白面卷尾猴(Cebus模仿者)开发并注释了一个参考集合,以分离并可能追踪这些特征的进化:寿命和大脑大小,这有助于更好地理解这些特征如何演变。

通过比较居住在热带雨林和季节性干旱的干燥森林中的僧帽猴种群,研究人员们发现了与肾脏功能、肌肉消耗和新陈代谢相关的基因选择,表明它们适应了周期性的资源短缺。当将卷尾猴与其他哺乳动物进行比较时,他们发现了涉及长寿和大脑发育的多个基因的选择证据。

这项研究的资深作者和加拿大研究主席阿曼达·梅林(Amanda Melin)表示——他们的工作揭示了“基因适应”(genetic adaptation)的新证据,通过对来自上述环境(雨林和季节性干燥森林)的卷尾猴进行研究,这种“基因适应”使它们能够在干旱和季节性环境中生存。她曾研究僧帽猴遗传学和行为大约20年。

在他们发表于最新一期《美国国家科学院院刊》(PNAS)的论文上,研究人员通过通过fluorescence-activated粪便细胞排序(fecalFACS)隔离猴子上皮细胞,并发现了与DNA损伤反应、新陈代谢、胰岛素信号和细胞周期相关的基因。其中,DNA损伤被认为是导致衰老的主要因素。

另外,最新报道指出,德·马加尔海斯(De Magalhaes)教授和合作者先前的研究表明,涉及DNA损伤反应的基因,与哺乳动物的长寿特异性选择模式有关。

De Magalhaes教授指出,自体内基因实际上比一个扮演更多的角色,基因是否会选择与他们发现的衰老过程直接相关或其他生活史特征(如发育周期和增长率)是“无法确定”的。

这项关于卷尾猴遗传学的新发现是通过一项新技术实现的,该技术可以更有效地从灵长类动物粪便中分离出DNA。这种方法被称为“粪流式细胞术”(FecalFACS),它建立在以前用于分离动物体液中细胞类型的现有方法的基础上,例如用于分离癌症治疗研究的血液中细胞类型的方法。研究人员将此应用于灵长类动物的粪便样本。

基于这种更精确的DNA提取技术,95-99%的DNA来自肠道微生物和食物,而不用像以往那样要依赖更纯的DNA来源——如血液、唾液或组织。这卡尔加里大学博士后学者约瑟夫·奥尔金(Joseph Orkin)博士则解释称,新技术还可以支持濒危物种的保护工作,因为它是一种利用现成和非侵入性材料的精确技术。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考来源:https://www.sciencetimes.com/articles/29777/20210220/new-study-unveils-hereditary-clues-capuchin-s-long-life-large.htm

https://www.pnas.org/content/118/7/e2010632118

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