近日由美國印第安納州大學(xué)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)由多家研究機(jī)構(gòu)科研人員組成的國際研究小組完成了對(duì)水蚤的基因組測序，相關(guān)研究論文在線發(fā)表在2011年2月4日的《科學(xué)》（Science）雜志上。這是科學(xué)家們第一次對(duì)甲殼類動(dòng)物進(jìn)行基因組測序。

    水蚤俗稱水跳蚤，是淡水食物鏈中的基石物種。由于其具有的獨(dú)特生物學(xué)特性，使其成為了目前獲得美國國立衛(wèi)生研究院批準(zhǔn)用于環(huán)境科學(xué)和其他生物學(xué)領(lǐng)域研究的一種重要的模式生物。水蚤通體透明，其生命周期短暫，并且很容易被克隆。它們還非常容易地對(duì)它們的環(huán)境變化作出反應(yīng)。例如，在對(duì)掠食者釋放的化學(xué)物質(zhì)做出反應(yīng)時(shí)，它們會(huì)長出諸如保護(hù)性的尾刺、盔甲和頸齒等。它們還可適應(yīng)范圍很廣的酸度、毒素、氧氣濃度、食物質(zhì)量和溫度。這些生物學(xué)特性對(duì)于科學(xué)實(shí)驗(yàn)非常有幫助。

    這一國際性研究團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人是來自美國印第安納大學(xué)基因組學(xué)和生物信息學(xué)中心的基因組學(xué)主管John Colbourne。John Colbourne等在新研究中發(fā)現(xiàn)，這種極其細(xì)小的淡水蝦的親緣生物的基因組中充滿了各種基因。它有著比其他已知的所有動(dòng)物的基因序列還要多的基因。研究人員證實(shí)，相比人類包含23000個(gè)左右的基因，在水蚤的DNA中包含了大約31000個(gè)基因；而且它只有相對(duì)較少的非編碼DNA。研究人員發(fā)現(xiàn)水蚤能擁有如此多的基因數(shù)量主要是因?yàn)樗榫哂泻芨叩幕蛑貜?fù)率。其基因重復(fù)率大概是其他無脊椎動(dòng)物的三倍，比人類多出30%。并且其中超過三分之一的基因?yàn)樗槭老邓?dú)有，這對(duì)科學(xué)界而言無疑意味著全新的科學(xué)領(lǐng)域。

    進(jìn)而科學(xué)家們對(duì)水蚤基因家族共表達(dá)在代謝信號(hào)途徑中的相互作用開展進(jìn)一步研究證實(shí)這些重復(fù)基因并非隨機(jī)存在。不同環(huán)境條件下的基因表達(dá)分析結(jié)果表明大量的旁系同源基因在發(fā)生基因重復(fù)后獲得了不同的表達(dá)模式。那些水蚤特異性基因均對(duì)生態(tài)環(huán)境的改變極度敏感。

    這一研究標(biāo)志著科學(xué)家們第一次獲得了甲殼動(dòng)物的完整基因組序列。研究結(jié)果表明這個(gè)看似簡單，有著透明身體、關(guān)節(jié)和四肢、復(fù)眼結(jié)構(gòu)以及簡單神經(jīng)和循環(huán)系統(tǒng)的小生物不僅擁有非常龐大的基因組，并且具有很多神奇之處。

    文章的作者表示他們希望對(duì)水蚤基因組的測序能使人們更好地理解生物，特別是生活在淡水中的那些生物，是如何對(duì)環(huán)境變化作出反應(yīng)的。