你好毒！基因组研究揭秘最毒的水母

上海钦诚生物

2019/07/03 16:16

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海洋馆里的水母总是特别迷人，不过若是在海边玩耍时遇到水母，相信你就不会这么淡定了。每年，水母杀死的人数比鲨鱼和海蛇的总数还要多。为什么这么毒？科学家也很感兴趣。

近日，宾夕法尼亚州立大学和佛罗里达大学等机构的研究人员绘制了三种不同水母的基因组草图。这项研究发表在《GigaScience》杂志上，确定了一系列毒液相关的基因，为探索毒素基因的进化奠定了基础。

佛罗里达大学惠特尼海洋生物学实验室的Joseph Ryan表示：“有了这些新的基因组，我们一次能够比较所有5类刺胞动物的基因组。这项研究为刺胞动物的基因组进化提供了重要的线索。”

在此，Ryan领导的研究团队绘制了三种水母的基因组草图，包括致命的箱形水母（Alatina alata）、上下颠倒的仙女水母（Cassiopea xamachana）和酷似吊灯的十字水母（Calvadosia cruxmelitensis）。刺胞动物，过去称为腔肠动物，包括我们熟悉的珊瑚虫、海葵和水母。由于缺乏遗传信息，刺胞动物的毒理学研究进展缓慢。不过，这种研究似乎特别有意义，因为箱形水母（box jellyfish）对海滩游客来说是致命的，每年大约有100人因其丧命。

“箱形水母是世界上毒性最强的动物之一，因此，它们的基因组是开发抗毒血清以及潜在药物的重要资源，”Ryan指出。“我们的研究包括对毒液相关基因进行重点评估，从而深入了解刺胞动物的毒液进化。”

为了研究毒素，研究人员鉴定出117种推定的毒液蛋白，其中9种仅出现在刺胞动物中。他们发现，只有箱形水母的基因组中含有一种称为CqTx的毒素基因，它所产生的蛋白质能够在细胞膜上形成孔洞，导致溶血。这也就解释了为什么这些动物有时能够在5分钟内让人类丧命。

基因组的比较也揭示出刺胞动物毒液进化的信息，比如基因丢失和重复。另一个毒素基因CrTx就是一个很好的例子：颠倒的仙女水母有一个CrTx基因，箱形水母有五个，而十字水母则一个都没有。

“基因丢失是动物进化的重要驱动力。拥有基因组草图可准确推断基因丢失，并了解基因丢失对动物表型的贡献，”Ryan谈道。“此外，这些基因组还提供了基因顺序的信息，有助于鉴定难以分类的基因