意想不到,動物的午睡也由基因調控!

2020-12-04 DeepTech深科技

在《自私的基因》中有一個重要觀點,就是基因控制著生物的諸多行為,比如它通過動物照料後代的這種利他行為完成自身的複製,並儘可能地延續下去。

最新的研究表明,午睡行為也是有基因參與控制的。2019 年 5 月 10 日,Current Biology期刊發表了羅格斯大學高級生物技術和醫學中心的這項研究,研究人員在果蠅中發現了一種午睡抑制基因——Daywake,揭示了幫助包括人類在內的許多生物平衡午睡和白天完成重要活動的生物學機制。

睡眠是動物生存的基礎,雖然許多動物都是白天活動、晚上睡覺,但它們也會在白天進行適當的午休或午睡,其午睡長短和強度也會根據外界環境而變化,並且在天氣炎熱的時候更加突出。

對人類而言,在白天維持喚醒和休息狀態之間的平衡,具有重要的健康意義。但是,科學家對這種動態監管背後的機制卻知之甚少。

圖 | 果蠅(來源:羅格斯大學)

根據前述研究,許多動物的午睡,會在溫暖的日子裡更加強烈。研究人員認為這可能是一種進化保護,以防止動物暴露在炎熱的正午陽光下。對於人類而言,白天短暫的小睡有助於記憶和學習,但白天太多的睡眠與糖尿病、帕金森病和其他疾病有關。

羅格斯大學高級生物技術和醫學中心的研究人員在果蠅體內發現了一個基因,當溫度很低時,它會激活以抑制果蠅白天小睡的傾向,如此一來,果蠅可以花更多的時間尋找食物或配偶。

研究人員將該基因命名為「Daywake」。「這個基因有助於行為的靈活性,即在天氣炎熱的時候躲避正午的陽光,但是在天氣涼爽的時候多參與有益於生存的活動。這可能幫助這些蒼蠅走出它們在赤道非洲的老家,成功地在世界各地的溫帶地區繁衍生息。」研究論文的共同作者、羅格斯大學 Isaac Edery 表示。

圖 | 在寒冷的日子裡,Daywake 基因激活以抑制果蠅的午睡傾向,可能因為它們需要花更多的時間尋找食物或配偶(來源:羅格斯大學高級生物技術與醫學中心)

Daywake 與先前記錄的生物鐘基因Period 相鄰,並略有重疊。Period 基因調控果蠅的晝夜節律,並控制每日的覺醒——睡眠周期。研究人員發現,生物鐘基因中的一段特定序列增加了 Daywake 活性,當果蠅暴露在低溫環境中時,這一過程的效率最高。不過,Daywake 基因抑制白天睡眠的活性,並不影響果蠅的夜間睡眠。

雖然人類不存在果蠅中的生物鐘基因,但我們的發現強調了夜間睡眠和白天午睡受不同機制控制,並為健康和生存提供獨立功能的觀點。」Edery 說。

研究人員認為,發現一個基因中的序列活動可以觸發附近基因的作用,這本身就是一個新發現,有望揭示果蠅和其他生物體中新的基因調控機制。

相關焦點

  • 研究發現抑制動物午睡的基因
    新華社北京5月13日電 美國研究人員發現,果蠅體內有一個抑制午睡的基因,能根據外界溫度調節果蠅在白晝的行動,炎熱時多睡,涼爽時少睡。   許多動物有白天午睡的習慣,氣溫越高睡得越多,可能是為了避免在午間的陽光下活動,減少曝曬和高溫帶來傷害的風險。
  • 研究發現抑制動物午睡的基因 能根據外界溫度調節果蠅在白晝的行動
    研究發現抑制動物午睡的基因 能根據外界溫度調節果蠅在白晝的行動 來源:新華網 • 2019-05-13 16:28:35
  • 整合基因調控網絡有助於深入理解動物行為
    然而,研究人員正在通過整合基因調控來增進人們對動物行為的理解。美國伊利諾伊大學基因組生物學研究所主任、計算機科學教授Saurabh Sinha說:「伊大香檳分校的昆蟲學教授Gene Robinson的一項研究表明,真社會性昆蟲的調控基因組似乎與非社會性昆蟲有所不同,其複雜的社會行為具有某種我們沒有預料到的進化信號。
  • 昆明動物所重構螞蟻等級分化祖先基因調控網絡
    昆明動物所重構螞蟻等級分化祖先基因調控網絡 2019-01-29 昆明動物研究所 【字體:  螞蟻是社會性昆蟲,其群體是由世代重疊的蟻后、雄蟻和不育工蟻組成的超個體組織系統。蟻后與工蟻具有相同的基因組,但在形態、生理與行為上有著明確的分化。蟻后負責產卵,可以繁衍後代;而工蟻則永久喪失了繁殖力。這種生殖等級分化起源於約1.5億年前各螞蟻物種的共同祖先。由於各螞蟻物種的等級系統屬於同源性狀,因此從發育演化生物學理論角度,可以預測這些同源性狀是由螞蟻祖先狀態的基因網絡所調控。
  • 昆明動物所阿爾茨海默病基因表達譜與調控網絡研究獲進展
    昆明動物所阿爾茨海默病基因表達譜與調控網絡研究獲進展 2017-09-27 昆明動物研究所   基因表達是一種介於基因型(genotype)和表型(phenotype)之間重要的中間表型。現有GWAS發現的疾病風險位點約80%都位於基因組非編碼區,這些位點很可能是通過調控基因表達,影響機體正常的基因調控網絡,進而影響疾病的發生發展。因此,對AD表達譜的研究,能夠增加我們對於AD遺傳變異與AD發生之間關聯的理解,並有望發現新的生物學標記和潛在的治療分子靶標。
  • 昆明動物所闡明樹鼩OASL1基因的免疫反應調控功能
    樹鼩全基因組的解析(KIZ version 1, Nature Communications, 2013;KIZ version 2, Zoological Research, 2019),確定了樹鼩是靈長類動物的近親,並解釋了其用於人類疾病動物模型創建,尤其是病毒感染模型創建的遺傳基礎。
  • 發現調控肥胖基因:肥而健康-冬眠,動物,基因片段,肥胖...
    11月26日,據外媒報導,美國猶他大學的研究人員發表在《細胞報告》雜誌上的一項新研究顯示,冬眠動物可以「關閉」某種基因片段,這些基因片段可能控制著與肥胖相關基因的活動。眾所周知,冬眠的哺乳動物體內會蓄積大量脂肪,但甦醒後依然能保持健康。
  • 調控基因是編碼能與操縱序列結合的調控蛋白的基因
    最早只把與阻遏蛋白結合、起阻遏作用的序列稱為操縱子,但其後發現有的操縱元中同一操縱序列與不同構像的蛋白質結合,可以分別起阻遏或激活基因表達的作用,阿拉伯糖操縱元中的序列就是典型的例子。因而凡能與調控蛋白特異性結合、從而影響基因轉錄強弱的序列,不論其對基因轉錄的作用是減弱、阻止或增強、開放,都可稱為操縱子。
  • 午睡有什麼好處呢,看到這些原因,你心動了嗎
    是由可見光,紫外線,紅外線這三部分組成的。八大行星有太陽逐漸向外分別是哪八大行星呢?分別為水星,金星,地球,火星,木星,土星,天王星和海王星。八大行星中質量最大的就是木星了。21世紀主要能源是什麼?太陽能莫屬啦!被稱為風車發電王國的是哪個國家?當然是丹麥啦!
  • 祖先基因調控網絡機制決定螞蟻等級
    原標題:祖先基因調控網絡機制決定螞蟻等級   螞蟻是社會性昆蟲,其群體由世代重疊的蟻后、雄蟻和不育工蟻組成的超個體組織系統。近日,中國科學院昆明動物研究所生物多樣性基因組學團隊在調控螞蟻等級分化演化機制研究上取得了進展,揭示了螞蟻這類超個體組織物種存在的生殖等級分化的核心基因調控網絡。   此前的研究成果表明,蟻后與工蟻具有相同的基因組,但在形態、生理與行為上有著明確的分化。蟻后負責產卵,可以繁衍後代;而工蟻則永久喪失了繁殖力。這種生殖等級分化起源於約1.5億年前各螞蟻物種的共同祖先。
  • Cell:調控哺乳動物基因表達的分子開關
    現有技術無法實現將其完全關閉,除非將此基因徹底敲除。」他們利用幾種實驗室培養的細胞系,在幾種基因上檢測這種系統。在以表達白喉毒素(Diphtheria toxin,DT)A片段(DTA)的細菌基因為靶基因的檢測中,DTA的表達受到緊密調控:一個DTA分子足以殺死細胞,但胞內無DTA的細胞卻不受任何影響。
  • 精神分裂症風險遺傳基因調控機制初步揭示
    精神分裂症風險遺傳基因調控機制初步揭示 2019-02-21 05 2019年02月21日 05:54 來源:科技日報 參與互動    精神分裂症風險遺傳基因調控機制初步揭示
  • 2基因與細胞周期調控
    在酵母中發現的Cdc2基因很重要,它是唯一在2個控制點起作用的cdc基因。本文主要介紹Cdc2分子的結構、作用以及與腫瘤和凋亡等方面的關係。 在世界範圍,腫瘤問題以其高發生率和高死亡率成為廣大醫學界關注的熱點。對癌變機理的研究及其實際意義一直是當代醫學的一個重要課題。對細胞周期調控機理的研究是癌變機理的重要內容之一。
  • 揭示反義長鏈非編碼RNA順式調控基因轉錄的新模式
    沈曉驊課題組在《細胞幹細胞》發表論文揭示反義長鏈非編碼RNA順式調控基因轉錄的新模式  清華新聞網3月18日電 3月17日,清華大學醫學院沈曉驊課題組在《細胞幹細胞》(Cell Stem Cell)在線發表了題為《反義長鏈非編碼RNA調控基因表達和多能幹細胞分化
  • 中科院動物所等開發延緩衰老的「基因療法」
    人類基因組中有多少個衰老調控基因?這些基因參與衰老調控的分子機制是什麼?能否在分子層面「操控」這些基因以延緩機體的衰老?圍繞這些衰老領域亟待解決的重要科學問題,我國科研人員有了新的見解。 細胞衰老是器官乃至個體衰老的基礎,這一過程受到遺傳和環境等多種複雜因素的影響。
  • 午睡和不午睡的人,有何區別?午睡若選擇兩個時間段,不如不睡
    在公司時,每天吃完飯後,有的人在午睡,而有的人在玩手機或者是忙工作。很多人晚上睡眠不足,早上會比較睏倦,通過午睡的方式可補充睡眠,為下午的工作和學習提供能量。但也有不少人沒有午睡的習慣,那麼午睡和不午睡的人,會存在哪些區別?
  • 我科學家首揭靈長類動物壽命調控關鍵通路
    該研究首次結合非人靈長類動物模型、人類幹細胞模型及基因編輯技術揭示了可調控靈長類動物出生前發育程序的關鍵分子開關。 該成果不僅為研究人類出生前發育遲緩症候群提供了重要的模型體系,還首次揭示了靈長類和嚙齒類動物在衰老調節通路方面的巨大差異,為開展人類發育和衰老的機制研究,以及相關疾病的幹預奠定了重要的基礎。
  • 研究鑑別幹細胞生物學調控基因
    有趣的是,研究人員發現其中有三個基因編碼的蛋白與已知在哺乳動物中參與調控胚胎幹細胞的蛋白極其相似。這些幹細胞生物學的新見解或將推動實現幹細胞在再生醫學中的應用。相關研究論文在線發表在3月2日的《細胞—幹細胞》(Cell Stem Cell)雜誌上。
  • 數百頭象海豹集體午睡曬日光浴:這片海灘由我承包了
    數百頭象海豹集體午睡曬日光浴:這片海灘由我承包了  Emma Chou • 2018-06-15 14:05:53 來源:前瞻網
  • 動物所等揭示RNA m6A修飾調控人幹細胞衰老的新機制
    已有研究表明,m6A作為基因表達調控中的重要節點,通過調節靶RNA的出核、穩定性、選擇性剪接和翻譯過程,參與調控諸多生物學事件,而關於m6A在衰老特別是在人幹細胞衰老過程中的研究卻鮮有報導。因此,m6A在人幹細胞衰老過程中的動態變化規律、調控作用及關鍵調節因子均需進一步闡明。