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动物可能有不止一种存活缺氧的方法

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-03-09浏览次数:1150

虽然潮汐甲壳类动物缺乏一系列关键基因,但它们能够在缺氧条件下存活,这增加了动物可能有更多方法来应对缺氧条件的可能性。

俄勒冈州立大学研究人员在“美国国家科学院院刊”上发表的研究结果非常重要,因为缺氧 - 缺氧地区 - 全球水域呈上升趋势,主要原因是人为因素,如农业径流,化石燃料燃烧和废水处理废水。

缺氧是动物的主要生理挑战,其进化历史包括开发细胞机制以解决氧气可用性的变化。 HIF途径 - 缺氧诱导因子 - 是动物感知和调节氧水平的主要机制。

然而,太平洋沿岸甲壳动物Tigriopus californicus缺乏HIF途径的主要遗传成分,并且没有痰或呼吸色素 - 一种分子,如人体内的血红蛋白,可增加血液携氧能力。然而,在幼虫和成虫阶段,它可以耐受非常低的氧水平至少24小时。

俄勒冈州立大学的研究表明,加利福尼亚州的T.可能依赖其他基因,即角质层重组和几丁质代谢的基因,成功应对其潮间带家中的低氧应激;角质层由表皮限定表皮被分泌和覆盖,皮肤的外层和甲壳质形成甲壳类动物外骨骼的层。

暴露于接近缺氧条件的动物的RNA测序 - 极端类型的缺氧 - 表明表达了超过400个基因,并且几丁质代谢和角质层重组基因在缺氧期间显示出一致的变化模式。

俄勒冈州立大学理学院综合生物学助理教授菲利普巴雷托(Felipe Barreto)和该研究的合着者说:“这条小路可以解决缺氧供应问题。”

该研究的主要作者,Barreto实验室的博士后研究员Allie Graham说,加利福尼亚州的T. californicus已成为研究海洋环境生理适应性的优秀模型。

去年夏天,格雷厄姆获得了为期两年的国家科学基金会生物学博士后研究奖学金,以研究海洋生物如何应对压力环境条件,特别是缺氧。她说,加利福尼亚的耐缺氧模式和机制在很大程度上是低耐受性的。

“在分布,频率和严重程度方面,海水中缺氧的情况正在迅速增加,”格雷厄姆说。 “一些沿海生态系统甚至在季节性地达到缺氧水平。缺氧使许多生物难以存活,鱼类和甲壳类通常具有最低的耐受性。“

T. californicus生活在一个大部分被波浪冲刷而不是高潮的池中,与其他居民一起处于极端环境压力下,不仅来自低氧,还来自盐度,酸度和温度的波动。

“没有呼吸结构或色素,T。californicus可能依靠皮肤扩散将二氧化碳转化为氧气,”格雷厄姆说。 “它的生理学可以解释它如何能够耐受这种关键的HIF途径的丧失,这反过来可以选择其他细胞应激反应机制来保持其氧气水平稳定。

“作为一个花费大部分博士工作的人在氧气限制环境中讨论HIF途径在动物中的重要性,在加州T.基因组中找到这些基因肯定是一个巨大的震撼,”她补充说。 “目前的文献讨论了这种方法,好像它是所有动物中的一种。脊椎动物对血管发育至关重要,甚至在肿瘤生物学中发挥作用。因此,缺乏这些基因,HIF途径的核心,是有趣的。 “