论文标题：一系列特征行为性的进化与洞穴鱼中的自闭症风险基因有关
作者：Masato Yoshizawa et al
数字身份证： 10.1186/s12862-018-1199-9
动物行为的多种变化在物种之间是否具有共同的遗传基础，是进化生物学中最重要的问题之一。盲眼洞穴鱼是一种有趣的物种，可以用来研究这个问题，显示出与人类自闭症谱系障碍（ASD）相似的症状。在BMC Evolutionary Biology上发表的一篇论文中，一组研究人员使用这种鱼作为动物模型来研究自闭症背后的遗传机制。
墨西哥百合鲤鱼以两种不同的形式存在：河流中的表层鱼和稀有的洞穴鱼，它们没有眼睛，在北美的孤立洞穴中被发现。
水面鱼是典型的河鱼，它们形成鱼群，晚上睡觉，专注于食物，捕食者和配偶，并在休息时在水中平静地游泳。相比之下，洞穴鱼经常游泳，很少与伴侣互动或睡觉，表现出重复的行为模式，例如在水柱中间游泳，并且血液中皮质醇（一种焦虑激素）含量较高。
两种不同形式的墨西哥脂质果：水面鱼和洞穴鱼。
这些症状与自闭症患者相似，其特征是与他人社交困难，多动症，失眠，注意力失衡和焦虑。
人类和鱼类之间的这些常见行为具有不同程度的复杂性，但它们似乎是由进化保守的神经通路驱动的。例如，基于情绪的行为、注意力、社交和睡眠调节都依赖于大脑中的保守神经网络，如皮层、丘脑、下丘脑和松果体糖浆。
最近的研究表明，在洞穴鱼中观察到的行为在鱼类和人类之间的进化上是保守的。
洞穴鱼ASD风险基因中的自闭症风险基因
我们对洞穴鱼中人类自闭症风险基因的同源基因进行了全面研究，发现洞穴鱼与人类之间有一些惊人的相似之处。
在洞穴鱼和自闭症患者中，大多数自闭症风险基因的同源基因具有相同的基因表达趋势（向上或向下）。与自闭症患者诱导的强效干细胞的自闭症啮齿动物和神经元的其他模型相比，这种相似性非常高。
实验装置
墨西哥百合鲤鱼：水面鱼
我们还研究了洞穴鱼谱系中基因的进化，发现自闭症风险基因的进化速度是洞穴鱼基因组中其他基因的两倍。有趣的是，自闭症风险基因也在人类中被积极选择。
我们目前正在测试人类自闭症治疗药物对鱼类社会行为的影响。我们相信鱼与进化产生自闭症样行为的基本神经网络相同。
我们和其他研究团队认为，洞穴鱼的许多行为都有助于在黑暗中寻找食物。但是自闭症风险基因是如何在人类中进化的呢？
人类遗传学家Polimanti等人认为，自闭症与儿童的智力，大学和教育年限呈正相关。Weiner等人认为，许多自闭症风险基因被认为具有导致自闭症的累积效应。换句话说，只有一定自闭症风险基因突变的人可能有更好的学业成就;
其他物种的自闭症也类似
除了洞穴鱼，我们还不知道有任何动物模型自然地表现出一系列与自闭症相关的行为。然而，Shpigler等人最近的一项研究表明，自闭症风险基因是一种进化保守基因，调节蜜蜂和人类的社会性。
人们对适应过程中社会和其他行为的进化知之甚少，因为其中许多行为非常复杂，并受到多个基因的调节。通过对人类，洞穴鱼和蜜蜂的比较研究，动物可以适应新的环境，并通过改变自闭症风险基因来改变它们的行为。
看看自闭症风险基因是否在其他快速进化的物种中也发生了变化，例如东非湖区的慈鲭鱼，特立尼达孔雀鱼和绿色变色龙，可能会很有趣。
在自闭症样行为的情况下，鹿鼠在新环境中表现出重复行为。此外，还有一些繁殖的突变小鼠，包括BTBR小鼠和基因敲除小鼠，它们已经失去了功能性自闭症风险基因，其中许多表现出社会障碍，对群体缺乏兴趣，声音模式的变化，刻板的重复行为等。
所有这些都被认为是类似自闭症的行为，它们以相同的分子和神经机制表达。然而，这些模型没有显示自闭症中发生的物理缺陷（如免疫缺陷或消化损伤）。我们发现，除了一系列相似的自闭症行为外，洞穴鱼在两个系统中都表现出相似的变化，因此洞穴鱼可能会填补理解自闭症系统的空白，并为新的自闭症治疗提供基础。
总结：
背景
进化生物学中的一个基本问题是，一组多基因行为的转变是否在物种之间共享遗传基础。这种行为转变在洞穴居住的墨西哥四人组Astyanax mexicanus中可以看到。相对于地表同种，穴居鱼不上学（非社会），多动和失眠，坚持特定的振动刺激（注意力不平衡），行为重复，并表现出升高的压力荷尔蒙水平。有趣的是，这些特征在很大程度上与人类自闭症谱系障碍（ASD）的核心症状重叠，增加了这些行为特征由一组相似的基因（即重复使用的基因套件）支撑的可能性。
结果
在这里，我们探讨了ASD风险基因的修饰是否是洞穴鱼进化的基础。转录组学分析显示，在3152个与ASD风险基因的洞穴鱼同源物中，>58.5%与ASD患者死后大脑中的基因在同一方向上显着上调或下调。富集测试表明，墨西哥A. mexicanus中的ASD风险基因同源物比基因组中的其他基因经历了更多的阳性选择。值得注意的是，这些积极选择的洞穴鱼ASD风险基因富含参与肠道功能，炎症性疾病和脂质/能量代谢的途径，类似于ASD患者中经常共存的症状。最后，ASD药物减轻了洞穴鱼的ASD样行为，这意味着神经处理的共同方面。
结论
总体而言，我们的研究表明，ASD风险基因和相关途径（特别是消化，免疫和代谢途径）可以反复用于进化时间内多基因行为的转变。
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期刊简介：BMC Evolutionary Biology是一本开放获取的同行评审期刊，考虑了所有生物体的各个方面和非分子进化的文章，以及系统发育学和古生物学。
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