故事

分子发育生物学:挪威海洋研究科学家解开进化之谜

人类神经系统是一个无限复杂的网络,由大约1000亿个神经元组成。它是跨越数百万年的多方面进化过程的结果,就像其他器官系统的发展一样,迄今为止很少有人对其进行研究。在挪威卑尔根萨斯国际海洋分子生物学中心的“比较发育生物学”研究小组中,动物学家和发育生物学家Andreas Hejnol博士正在研究海洋动物,以解决这些和许多其他进化之谜,辅助的是立体显微镜和共聚焦显微镜。

作者

主题和标签

挪威是海洋生物学研究中心的理想场所。辽阔的沿海地区被波罗的海动物群和海湾溪流群体填充,提供了巨大的资源潜力,这是Andreas Hejnol及其团队采用的广泛发育生物学方法的理想选择。“SARS的其他研究群体正在研究各种物种,如海葵内明氏乳糖“,Hejnol解释道。“我的研究生和文档后正在检查各种海洋动物,以发现特定的器官系统 - 如神经系统 - 已经在演变过程中发展出来。他们正在寻找蜂窝过程,以了解哪些基因涉及这种发展。“

特别适合于进化生物学研究的海洋动物

海洋拥有生命的起源的秘密 - 大多数动物物种在海上居住在早期的演变中,并花了数百万年来转移到陆地栖息地。随着各种物种彼此独立地接受了这一过程,海洋动物特别适合进化研究。“海洋动物一般地告诉我们动物的演变,”Hejnol报告。“我们看看卵母细胞施肥与它发展成能够复制的成人之间会发生什么。我们同时在不同的动物物种上工作,然后比较它们。“

Andreas Hejnol和他的团队使用几艘研究船在挪威海岸不同的地方收集动物样本。在实验室里,他们使用现代的下一代测序方法,能够在尽可能短的时间内对尽可能多的分子进行测序。一旦获得了必要的测序信息,他们就会应用分子生物学方法继续研究。“我们与世界各地的研究小组合作,以获得测序信息。例如,我们在海德堡的合作伙伴研究所欧洲分子生物学实验室(EMBL)向我们提供了用Illumina方法获得的测序信息。

分子变化函数

使用其他研究小组提供的测序信息,Andreas Hejnol及其团队然后检查,例如,参与形成苍蝇和人类的神经系统的基因,非常远离相关的生物。然后,它们将这些观察结果与这些基因在更密切相关的动物中的功能进行比较 - 以及甚至更恒定相关的动物。科学家们使用这些研究来了解分子的进化作用。具体而言,他们试图了解分子在进化过程中如何发生变化的功能,并且这对神经系统结构具有的影响。神经系统是器官系统的开发过程的一个很好的例子。在演化过程中,一种神经网络,例如今天仍然具有这种巨毛鱼,其仍然是人脊髓形式的神经纤维的凝聚束。

显微镜在“比较发育生物学”研究小组的工作中起着关键作用。首先,Andreas Hejnol和他的团队使用基本的立体显微镜,如徕卡M60和M80来识别动物物种。例如,在带有荧光滤镜的徕卡M165相机下,科学家们可以建立转基因株系。Hejnol解释说,对于从自然栖息地捕获的动物来说,这个过程总是需要更长的时间。“但有了徕卡M165,我们也可以在立体显微镜下检查基因表达——使用像绿色荧光蛋白。“

生物胚胎的延时记录

像Leica DMI4000B这样的倒立研究显微镜使科学家能够制造胚胎发生的时间流逝记录 - 即胚胎的发展。为此,它们在显微镜下的单细胞阶段放置一个活胚。然后用正常的Nomarski光学制作胚胎的计算机控制记录。大约每45秒,系统采用光学部分并将它们存储在硬盘上。这为科学家提供了胚胎内部所有细胞分裂的三维延时记录。“优点是,这是一种非侵入性方法,”Hejnol说。“基因表达等方法通常用于我们检查的活动物胚胎。这样,我们可以简单地通过使用手动的光学资源来研究细胞的家谱,以了解哪个细胞形成哪种组织和哪个器官。“

海诺的团队使用徕卡相机TCSSP5共聚焦显微镜用于解剖研究,对动物的特定肌肉或神经系统进行染色以获得三维视图。他们将这项技术与基因表达的荧光显示结合起来。“这不仅给我们提供了器官系统的三维彩色编码视图,而且还提供了基因表达的图像。然后我们可以准确地识别细胞类型,并根据形态、位置和基因表达对其进行表征。通过将这些数据与其他动物的数据进行比较,我们得到了细胞类型的进化。”

消化系统的演变

然而,“比较发育生物学”研究小组不仅研究神经系统的进化。该团队目前关注的问题之一是消化系统的发展。在进化链中较早起源的物种,如水母,其肠道只有一个开口,即既作为嘴又作为肛门。科学家们现在想知道它是如何进化成有两个开口的连续消化道的。标记基因在这方面也起着重要作用。Andreas Hejnol报告说:“有一定比例的基因是在动物的口腔中特别表达的。其他基因只在后肠中表达。例如,我们检查了没有肛门的蠕虫。相反,它们有一个排出精子的后孔——所谓的雄性淋病。我们在这只雄性淋病中发现了人类肛门表达的所有基因。 This suggests that in the course of the evolutionary process a link was formed between the intestine and the gonoporus – a cloaca, which birds still have today. So the cloaca was there first and then the intestine, not the other way round.”

然而,这只是andreas hejnol和他的同事目前探索的众多项目中的一个 - 未来持有取之不尽的未经证实的问题。对于动物学家和发育生物学家来说,这是他工作的最佳方面之一:“仍然有大量的问题,没有人能够回答。我发现我可以帮助解决这些谜团非常令人兴奋的事实。我很高兴我能够把自己的爱好转变为一个职业,“Hejnol说。

有兴趣了解更多吗?

和我们的专家谈谈。我们很高兴回答您的所有问题和关切。

188金宝搏的网址联系我们

你更喜欢私人咨询吗?

  • 188金宝搏的网址Leica Microsystems Inc.
    1700 Leider Lane.
    布法罗格罗夫伊尔60089 美国
    办公室电话 :+1 800 248 0123
    188bet官网1服务电话:1 800 248 0223
    传真:+ 1 847-236-3009

你可以在这里找到更详细的本地联系人列表。188金宝搏的网址