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非洲無眼魚失可見光 DNA 修復系統 或證哺乳類動物祖先曾長年夜行

2018/10/12 — 12:28

圖片來源:維基百科

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細菌、真菌、植物與大多數其他生物都會透過修復系統,以可見光能量,修復由紫外光誘導的 DNA 損傷。但最新刊於 Current Biology 的研究發現,經過數百萬年生活於黑暗之中,東非索馬里獨有的一種盲眼洞穴魚類安氏坑魚 (Phreatichthys andruzzii) 已失去該古老 DNA 修復系統。

圖片來源:維基百科

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團隊指發現非常有趣,因為學界此前只知包括人類的胎盤動物 (Placentalia) 缺乏這種系統;研究亦可能支持 1942 年美國視光學學者 Gordon Lunn Walls 提出的「夜行樽頸 (nocturnal bottleneck) 」假說。該假說指,哺乳類動物祖先為了躲避白天活動的恐龍而選擇長年夜行生活,所以眼睛仍有大量對光更為敏感的視桿細胞。

有份參與研究的德國卡爾斯魯爾理工學院學者 Nicholas Foulkes 指,由於此前只發現過胎盤動物失去這種以光修復 DNA 損傷的系統,安氏坑魚有機會是比我們的中生代 (Mesozoic era) 祖先更早失去該系統。

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Foulkes 團隊有興趣了解極端環境條件下物種的演化,特別是 DNA 修復系統的改變。安氏坑魚則是研究的理想模型,因為安氏坑魚有逾 300 萬年生活於並無暴露於紫外線或可見光的洞穴之中。此前亦有研究發現安氏坑魚是首個體內生理時鐘與陽光無關的生物。其生理時鐘周期更可長達 47 小時,並對所有光刺激都毫無反應。

Foulkes 團隊發現,安氏坑魚 3 個 DNA 修復酵素出現突變,破壞必要的 DNA 修復基因功能,另外安氏坑魚亦缺乏一種調節增強子元件 (regulatory enhancer element) ,因而無法啟動其他基因來協調和增強因陽光推動的 DNA 修復過程。

Foulkes 指,其他洞穴魚就算如安氏坑魚一樣幾百萬年來未接觸過陽光,仍有正常,甚至是增強的光推動 DNA 修復系統。因此,新發現突顯出安氏坑魚比其他洞穴魚有更極端的適應能力,將能量集中應用於生活在黑暗之中。

團隊計劃研究安氏坑魚中的其他 DNA 修復系統,他們亦想了解其生理時鐘和 DNA 修復系統之間的關係,因這兩種機制都需依賴陽光才可正常運作。

來源:
Phys.org, Clues from a Somalian cavefish about modern mammals' dark past, 11 October 2018

報告:
Zhao, H.Y., Di Mauro, G. Lungu-Mitea, S. & et al. (2018). Modulation of DNA Repair Systems in Blind Cavefish during Evolution in Constant Darkness. Current Biology published 11 October 2018. DOI: 10.1016/j.cub.2018.08.039

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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