Science：DNA片段重复和倒位导致雌性鼹鼠同时产生功能性的睾丸和睾丸组织

蜘蛛的生活自然环境极端恶劣。作为深入地洞的哺乳鸟类，它们的前爪多了一根手指，四肢相当多强壮。更加重要的是，雌病态蜘蛛在移去生殖的同时，也很强双病态自然环境因素。作为哺乳鸟类的类似相似病态，雌病态蜘蛛有两条X染色体，但同时胚胎发育出功能病态的卵巢和乳头秘密组织。在雌病态蜘蛛里面，这种两种秘密组织类型都联结在一种称之为卵睾体（ovotestis）的器官里面，这是这种哺乳鸟类的一种独一无二的相似病态。

雌病态蜘蛛血液里面含大量的乳头酮

雌病态蜘蛛的乳头秘密组织不产生精子，但则会产生大量的病态激素乳头酮，也就是说是雌病态蜘蛛的乳头酮含量与雄病态蜘蛛相似。据推测，这种天然的“兴奋剂”使得雌病态蜘蛛很强侵略病态和兴旺的四肢，这对于它们在必须挖洞和争夺资源的地下生活来说是是一种劣势。

如今，在一项新的科学研究里面，来自丹麦多家科学研究部门的科学研究执法人员份文件了引致蜘蛛这种相似病态病态病态胚胎发育的遗传基因特病态。根据这项科学研究，主要是蛋白质组形态的巨大变化引致了对蛋白质活病态的掌控牵涉到改变。除了引致乳头胚胎发育的遗传基因程序外，这种巨大变化还则会作可用引致雌病态蜘蛛体内雄病态激素肠道的酶。相关科学研究结果发表在2020年10月初9日的Science学报上，论文副标题为“The mole genome reveals regulatory rearrangements associated with adaptive intersexuality”。论文通讯写作者为贝克-朗道小分子生态学科学研究所的Stefan Mundlos教授和Darío G. Lupiáñez博士。论文第一写作者为贝克-朗道小分子生态学科学研究所的Francisca M. Real。

进化的蛋白质组机制

Mundlos说是，“自达尔文以来，人们公认，遗传物质的不同外形是蛋白质上有逐渐巨大变化的结果，这些巨大变化可传递给后代。但是，DNA的巨大变化及其在遗传物质外形上的表现是如何具体相似之处的，我们又如何才能挖掘出这样的巨大变化呢？”

为了探究这个问题，这些科学研究执法人员首次对伊比利亚蜘蛛（Talpa occidentalis）的蛋白质组展开了几乎测序。此外，他们还科学研究了细胞里面蛋白质组的三维形态。在细胞核里面，蛋白质及其相关的掌控序列成型了相对孤立的诱导形态域（regulatory domain），这些诱导形态域由大量的不同DNA录像间经常牵涉到基本粒子的范围内组成。

Mundlos说是，“我们推测，在蜘蛛里面，不仅蛋白质本身牵涉到了巨大变化，特别是属于这些蛋白质的诱导范围内牵涉到了巨大变化。”

这些科学研究执法人员说是，在蜘蛛的进化更加进一步里面，不仅DNA里面的单个碱基则会牵涉到巨大变化，而且蛋白质组的较多录像也则会牵涉到移到。如果DNA的录像从一个位置飘移到另一个位置，就则会出现全新的或重新装配的诱导形态域，从而作可用新的蛋白质并减慢或减弱它们的表达。

乳头胚胎发育程序

Lupiáñez说是，“哺乳鸟类的病态胚胎发育是复杂的，尽管我们对这一更加进一步是如何牵涉到的有了相当好的自已法。在某个时间点上，病态胚胎发育通常朝着一个侧向或另一个侧向（雄病态或雌病态）的发展。我们自已知道进化是如何通气这一系列的胚胎发育政治事件，从而使得我们在蜘蛛身上判读到的双病态相似病态成为可能。”

事实上，当将蜘蛛蛋白质组与其他鸟类和人类的蛋白质组展开比较时，这些科学研究执法人员挖掘出在一个已知参与乳头胚胎发育的范围内里面存在一个倒位（inversion）--倒置的蛋白质组录像。倒位则会引致额外的DNA录像包含在蛋白质FGF9的诱导形态域里面，从而重新调整对这个蛋白质的掌控和通气。论文第一写作者、贝克-朗道小分子生态学科学研究所的Francisca Martinez Real博士解释道，“这种巨大变化除了与雌病态蜘蛛体内的卵巢秘密组织胚胎发育有关外，还与乳头秘密组织的胚胎发育有关。”

这些科学研究执法人员还挖掘出了一个负责甲状腺激素产生的蛋白质组范围内--更加具体地说是，甲状腺激素产生蛋白质CYP17A1--牵涉到三倍单调（triplication）。Real说是，“三倍单调给这个蛋白质附加了额外的诱导序列--这之后引致雌病态蜘蛛卵睾体里面甲状腺激素的产量降低，特别是更加多的乳头酮。”

野生蜘蛛和转蛋白质激素

属地病态很强的蜘蛛未在科学研究室里面饲养，这对这些科学研究执法人员的科学学术研究带来了前所未有的挑战。Lupianez说是，“我们必须对野生蜘蛛展开所有的科学研究。”他和Real花了几个月初的时间在西班牙西南部收集他们可用开展科学研究的样本。“然而，这个缺点也成为了我们的这项科学研究的一个劣势。我们的科学研究成果不仅受到限制科学研究鸟类，还扩展了我们对生境的交往。”

这些科学研究执法人员通过框架一种仿真在蜘蛛里面判读到的蛋白质组巨大变化的激素模型，证实了这两种蛋白质组基因显然是引致雌病态蜘蛛的这种特殊病态胚胎发育的原因。在这些转蛋白质激素里面，雌病态激素的甲状腺激素水平与经常病态雄病态激素一样高。它们也明显比未牵涉到蛋白质修饰的同种鸟类更加强壮。

进化利用遗传基因包

对于蜘蛛来说是，病态别间并没有那么明确的疆界，相反，雌病态蜘蛛在类似的雌病态自然环境因素和类似的雄病态自然环境因素间飘移，也就是说是，它们是双病态的。

Lupiáñez说是，“我们的挖掘出是一个极佳的举例，说是明蛋白质组的三维形态对进化是多么重要。连续性界利用现有的胚胎发育蛋白质包，只是对它们展开苯基，以创造出诸如双病态之类的相似病态。在这个更加进一步里面，其他器官系统则会和胚胎发育不则会受到影响。”

Mundlos说是，“从历史上看，双病态（intersexuality）这个词引起了相当大的争议。过去和现在都有一种倾向，就是将双病态自然环境因素定病态为秘密组织学情况下。我们的科学研究合理化了病态胚胎发育的复杂病态，以及这一更加进一步如何引致各种各样的里面间表现，这些表现是连续性生物体的呈现。”（生物谷 Bioon.com）

摘要：

1.Francisca M. Real et al. The mole genome reveals regulatory rearrangements associated with adaptive intersexuality. Science， 2020， doi：10.1126/science.aaz2582.

2.Duplications and inversions of DNA segments lead to the masculinization of female moles

https：//phys.org/news/2020-10-duplications-inversions-dna-segments-masculinization.html