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根据先前大量的序列数据可以推断在分子水平很容易解释物种在形态和生理上的进化和分枝。关于生理上的适应性的分子学解释是罕见的。5月21日发表在PLOS的一篇研究报道中,Pollock 和他的研究小组发现了蛇在宏观进化中的变化(比如,生理上和代谢上改变以及毒液的改变)伴随着大量的核心代谢蛋白的功能进化。
根据先前大量的序列数据可以推断在分子水平很容易解释物种在形态和生理上的进化和分枝。关于生理上的适应性的分子学解释是罕见的。5月21日发表在PLOS的一篇研究报道中,Pollock 和他的研究小组发现了蛇在宏观进化中的变化(比如,生理上和代谢上改变以及毒液的改变)伴随着大量的核心代谢蛋白的功能进化。
David Pollock博士(科罗拉多大学丹佛医学院生物化学与分子遗传学教授)说,分子进化的结果十分显著,并产生了新的极端蛋白优先进化的适应性机制。引起最大反响的结果是,现在已知的一些高度保守的蛋白其实已经发生了进化。
在过去的十年,科学家们已经证明蛇具有显著的调节心脏和消化系统的能力。在所有的脊椎动物中,蛇有忍受极端的有氧代谢的能力。这使得蛇是研究器官发育和生理代谢机制的最佳模型。蛇是如此独特的原因尚未从分子水平被论证。在最近的研究中Pollock和他的研究小组成员发现,在进化过程当中蛇的线粒体编码的氧化磷酸化蛋白已经产生了显著变化,这也就能解释为什么蛇有如此独特的新陈代谢和生理现象。
在这些已经发生变化的蛋白中,氨基酸序列通常是高度保守的,它影响关键的分子功能如质子传递(即在细胞内建立质子传递的梯度而产生能源)。此外,氨基酸的快速替代证据来自显著的分子水平的集中协调进化。
脊椎动物的核心有氧代谢蛋白的功能具有很大的争议性,主要由于很难通过实验来人为的控制这些膜蛋白。通过综合分析蛋白结构数据的分子水平上的进化,作者证明了线粒体蛋白的关键功能,如氧通道、电子、质子和通过细胞色素C的氧化酶,在蛇的进化过程中发生了根本的变化。先前的研究认为蛇是一种研究生理、代谢和生态的理想模型,最近的研究也支持这一观点,这显示出这种模型的研究效应可以深入到分子水平。
蛇在结构生物学家和结构生物化学家眼中是一种宝贵的研究资源,可以用基因组比较学方法研究COI和氧化磷酸化的功能,这些功能如何通过重新设计来进行改变,Todd Castoe博士(文章的第一作者)说。
Pollock说:.我们相信我们的结果将成为最清楚最生动的教科书,满足想了核心代谢蛋白在适应性进化的需要,也可以为分子和生理学适应性两者间的联系提供理论依据。
这篇文章的发表,在分子进化和脊椎动物适应性进化研究史上是一个重要的里程碑,它为未来的研究指明了道路。蛇的代谢蛋白使我们有机会深入地认识这些难以捉摸的代谢蛋白。
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