論文标題：一系列特征行為性的進化與洞穴魚中的自閉症風險基因有關
作者：Masato Yoshizawa et al
數字身份證： 10.1186/s12862-018-1199-9
動物行為的多種變化在物種之間是否具有共同的遺傳基礎，是進化生物學中最重要的問題之一。盲眼洞穴魚是一種有趣的物種，可以用來研究這個問題，顯示出與人類自閉症譜系障礙（ASD）相似的症狀。在BMC Evolutionary Biology上發表的一篇論文中，一組研究人員使用這種魚作為動物模型來研究自閉症背後的遺傳機制。
墨西哥百合鯉魚以兩種不同的形式存在：河流中的表層魚和稀有的洞穴魚，它們沒有眼睛，在北美的孤立洞穴中被發現。
水面魚是典型的河魚，它們形成魚群，晚上睡覺，專注于食物，捕食者和配偶，并在休息時在水中平靜地遊泳。相比之下，洞穴魚經常遊泳，很少與伴侶互動或睡覺，表現出重複的行為模式，例如在水柱中間遊泳，并且血液中皮質醇（一種焦慮激素）含量較高。
兩種不同形式的墨西哥脂質果：水面魚和洞穴魚。
這些症狀與自閉症患者相似，其特征是與他人社交困難，多動症，失眠，注意力失衡和焦慮。
人類和魚類之間的這些常見行為具有不同程度的複雜性，但它們似乎是由進化保守的神經通路驅動的。例如，基于情緒的行為、注意力、社交和睡眠調節都依賴于大腦中的保守神經網絡，如皮層、丘腦、下丘腦和松果體糖漿。
最近的研究表明，在洞穴魚中觀察到的行為在魚類和人類之間的進化上是保守的。
洞穴魚ASD風險基因中的自閉症風險基因
我們對洞穴魚中人類自閉症風險基因的同源基因進行了全面研究，發現洞穴魚與人類之間有一些驚人的相似之處。
在洞穴魚和自閉症患者中，大多數自閉症風險基因的同源基因具有相同的基因表達趨勢（向上或向下）。與自閉症患者誘導的強效幹細胞的自閉症齧齒動物和神經元的其他模型相比，這種相似性非常高。
實驗裝置
墨西哥百合鯉魚：水面魚
我們還研究了洞穴魚譜系中基因的進化，發現自閉症風險基因的進化速度是洞穴魚基因組中其他基因的兩倍。有趣的是，自閉症風險基因也在人類中被積極選擇。
我們目前正在測試人類自閉症治療藥物對魚類社會行為的影響。我們相信魚與進化産生自閉症樣行為的基本神經網絡相同。
我們和其他研究團隊認為，洞穴魚的許多行為都有助于在黑暗中尋找食物。但是自閉症風險基因是如何在人類中進化的呢？
人類遺傳學家Polimanti等人認為，自閉症與兒童的智力，大學和教育年限呈正相關。Weiner等人認為，許多自閉症風險基因被認為具有導緻自閉症的累積效應。換句話說，隻有一定自閉症風險基因突變的人可能有更好的學業成就;
其他物種的自閉症也類似
除了洞穴魚，我們還不知道有任何動物模型自然地表現出一系列與自閉症相關的行為。然而，Shpigler等人最近的一項研究表明，自閉症風險基因是一種進化保守基因，調節蜜蜂和人類的社會性。
人們對适應過程中社會和其他行為的進化知之甚少，因為其中許多行為非常複雜，并受到多個基因的調節。通過對人類，洞穴魚和蜜蜂的比較研究，動物可以适應新的環境，并通過改變自閉症風險基因來改變它們的行為。
看看自閉症風險基因是否在其他快速進化的物種中也發生了變化，例如東非湖區的慈鲭魚，特立尼達孔雀魚和綠色變色龍，可能會很有趣。
在自閉症樣行為的情況下，鹿鼠在新環境中表現出重複行為。此外，還有一些繁殖的突變小鼠，包括BTBR小鼠和基因敲除小鼠，它們已經失去了功能性自閉症風險基因，其中許多表現出社會障礙，對群體缺乏興趣，聲音模式的變化，刻闆的重複行為等。
所有這些都被認為是類似自閉症的行為，它們以相同的分子和神經機制表達。然而，這些模型沒有顯示自閉症中發生的實體缺陷（如免疫缺陷或消化損傷）。我們發現，除了一系列相似的自閉症行為外，洞穴魚在兩個系統中都表現出相似的變化，是以洞穴魚可能會填補了解自閉症系統的空白，并為新的自閉症治療提供基礎。
總結：
背景
進化生物學中的一個基本問題是，一組多基因行為的轉變是否在物種之間共享遺傳基礎。這種行為轉變在洞穴居住的墨西哥四人組Astyanax mexicanus中可以看到。相對于地表同種，穴居魚不上學（非社會），多動和失眠，堅持特定的振動刺激（注意力不平衡），行為重複，并表現出升高的壓力荷爾蒙水準。有趣的是，這些特征在很大程度上與人類自閉症譜系障礙（ASD）的核心症狀重疊，增加了這些行為特征由一組相似的基因（即重複使用的基因套件）支撐的可能性。
結果
在這裡，我們探讨了ASD風險基因的修飾是否是洞穴魚進化的基礎。轉錄組學分析顯示，在3152個與ASD風險基因的洞穴魚同源物中，>58.5%與ASD患者死後大腦中的基因在同一方向上顯着上調或下調。富集測試表明，墨西哥A. mexicanus中的ASD風險基因同源物比基因組中的其他基因經曆了更多的陽性選擇。值得注意的是，這些積極選擇的洞穴魚ASD風險基因富含參與腸道功能，發炎性疾病和脂質/能量代謝的途徑，類似于ASD患者中經常共存的症狀。最後，ASD藥物減輕了洞穴魚的ASD樣行為，這意味着神經處理的共同方面。
結論
總體而言，我們的研究表明，ASD風險基因和相關途徑（特别是消化，免疫和代謝途徑）可以反複用于進化時間内多基因行為的轉變。
要閱讀論文的原始文章，請通路
期刊簡介：BMC Evolutionary Biology是一本開放擷取的同行評審期刊，考慮了所有生物體的各個方面和非分子進化的文章，以及系統發育學和古生物學。
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