自然界中的许多事物是对称的 - 例如,想想你自己的身体。两条胳膊,两条腿,两只眼睛,等等。许多生物具有某种自然对称性,但自然和对称性并不总是在一起中国风格网stylechina.com。你有一颗心,而且(通常)在你的左侧,肝脏就在你的右边,而对于大多数人来说,身体的一侧比另一侧更方便。蜗牛具有更令人印象深刻的不对称性:它们盘绕到一侧,而且几乎总是右侧。在一项新研究中,日本研究人员展示了为什么蜗牛向右旋转,以及如何编辑蜗牛以更喜欢另一侧。
如果物体或生物与其镜像可区分,则其不对称性称为 手性。所有已知的生命形式都显示出特定的手性特征,而腹足动物(蜗牛和slu)等动物则表现出显着的手性特性。它们扭曲并产生盘绕的壳,但线圈的方向不是随机的:在绝大多数情况下,腹足动物向右扭曲。
研究人员此前曾怀疑基因Lsdia1对此负责,但直到现在,还没有实际的确认。所以Masanori Abe和Reiko Kuroda(在东京科技大学工作,但最近搬到日本中部大学)开始探索这个基因的突变如何影响手性。
他们使用CRISPR基因编辑技术调整基因 - 这项技术首次应用于软体动物。从发育的最初阶段开始,即使蜗牛胚胎是单细胞,也有改变手性的迹象。当突变体蜗牛作为成虫生长时,它们仅产生左卷绕的后代,表明Lsdia1确实是手性的原因。
“值得注意的是,这些带有反向卷绕的蜗牛是健康和肥沃的,并且这种卷绕可以一代又一代地遗传(我们现在有第五代向左卷绕的蜗牛)。此外,这些结果可能对蜗牛进化和物种形成有影响 - 鉴于左旋和右旋螺旋可能不会杂交,“黑田东彦说。
然而,目前还不清楚该基因如何以及为何控制手性。研究人员知道,Lsdia1编码formin,这是一组在所有真核生物中发现的细胞,这些细胞参与许多功能,包括调节细胞结构。研究人员认为,对该基因的进一步研究可以帮助我们理解控制所有物种左右不对称的机制 - 包括我们自己的物种。例如,一些婴儿出生时心脏就在右侧,这通常与危及生命的心脏缺陷和其他相关异常有关。Lsdia1可以成为检测和防止这些变形的关键。
“尽管已经为不同的动物提出了不同的机制,但我们认为可能存在一种涉及formins和细胞手性的统一机制,”Kuroda总结道。
该研究发表在“ 发展 ”杂志上。