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美鳳力臨床前大動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心
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哺乳動(dòng)物經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)性別特異性特征。這些特征源于相應(yīng)遺傳程序的激活，而迄今為止，科學(xué)界對(duì)這些程序的描述基本上是空白。
在一項(xiàng)新的研究中，來自德國海德堡大學(xué)分子生物學(xué)中心和英國弗朗西斯-克里克研究所的研究人員首次破解了控制特定哺乳動(dòng)物---人類、小鼠、大鼠、兔子和負(fù)鼠---主要器官的性別特異性發(fā)育的程序。通過比較這些程序，他們還追溯到了性別特異性器官特征的進(jìn)化過程。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在
的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Sex-biased gene expression across mammalian organ development and evolution”。
性別二態(tài)性（sexual dimorphism）描述了第二性別特征的產(chǎn)生，在生物學(xué)中指同一物種中性成熟的雄性和雌性在外觀上的差異，這些差異與生殖器官無關(guān)。
這些性別特異性特征包括身體大小和顏色的明顯差異，或不同器官（比如雄鹿的鹿角）的發(fā)育。此外，在內(nèi)部器官的大小、功能和細(xì)胞組成方面也有不太明顯的差異。
海德堡大學(xué)分子生物學(xué)中心的Henrik Kaessmann教授博士與弗朗西斯-克里克研究所的Margarida Cardoso-Moreira博士共同領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。Kaessmann說，在人類中，這些差異，比如在肝臟中，可能導(dǎo)致性別特異性藥物處理或藥物療效。
哺乳動(dòng)物器官在出生前后的發(fā)育受控于許多不同基因之間的微調(diào)而復(fù)雜的相互作用，這些基因也被稱為基因表達(dá)程序。
論文第一作者、Kaessmann 教授博士生Leticia Rodríguez-Montes解釋說，“總體而言，通過我們實(shí)驗(yàn)室以及其他人的研究工作，人們對(duì)這種發(fā)育相關(guān)基因的表達(dá)有了相當(dāng)深入的了解。然而，在此之前，人們還不知道這些程序在雌性個(gè)體和雄性個(gè)體之間有何不同，以及這些差異對(duì)成年哺乳動(dòng)物器官的功能和細(xì)胞組成有何影響。”
這些作者最終成功地在器官和細(xì)胞水平上系統(tǒng)地繪制出了一些基因的圖譜，這些基因在發(fā)育過程中只在兩種性別的一種性別中主要活躍，因此導(dǎo)致了雌性和雄性個(gè)體不同器官特征的形成。
6個(gè)哺乳動(dòng)物物種中5種器官發(fā)育中的性別偏好性表達(dá)。圖片來自Science, 2023, doi:10.1126/science.adf1046。
在測(cè)序數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用生物信息學(xué)分析方法，這些作者發(fā)現(xiàn)了一種令人驚訝的適用于他們研究的所有哺乳動(dòng)物的模式：Kaessman教授說，“幾乎所有的基因表達(dá)差異都是在青春期才突然出現(xiàn)的。這意味著，負(fù)責(zé)器官性別特異性發(fā)育的基因程序幾乎都是在器官發(fā)育的后期由雌性或雄性激素觸發(fā)的?！?/p>
為了了解這些基因調(diào)控程序的進(jìn)化過程，這些詳細(xì)比較了針對(duì)這些哺乳動(dòng)物的研究結(jié)果。Cardoso-Moreira博士解釋說，“在我們研究的大多數(shù)哺乳動(dòng)物物種中，肝臟和腎臟在基因表達(dá)上表現(xiàn)出許多性別差異，這反過來又導(dǎo)致了這些器官功能上的明顯性別差異。”他們進(jìn)一步了解到，這些性別差異發(fā)生在哺乳動(dòng)物的相同器官和這些器官的相同細(xì)胞類型中；但它們大多是通過不同基因的活性而發(fā)生的。
Rodríguez-Montes認(rèn)為，這些研究結(jié)果說明了性別特異性特征的快速進(jìn)化，這很可能是由于物種形成過程中遇到了不同的挑戰(zhàn)。他解釋說，“X和Y性染色體上的少數(shù)基因是一個(gè)例外，這些基因可能是所有哺乳動(dòng)物性別特異性特征產(chǎn)生的基本遺傳觸發(fā)因子?！?/p>
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