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如何追求碳水化合物改变哺乳动物的基因

淀粉是一种复合碳水化合物,是许多哺乳动物的重要营养来源。人类以大米,小麦,玉米,土豆和燕麦的形式种植它。老鼠梳理我们的垃圾堆里的披萨和面包碎片。野猪根茎块茎。

现在,一项新的研究正在深入探讨淀粉的追求如何推动这些和其他饥饿哺乳动物的进化适应。该研究针对46种哺乳动物进行了研究,重点研究了一种名为淀粉酶的生物化合物,它是由人类和其他动物分解淀粉产生的。

该研究发现,在哺乳动物进化过程中,教导身体如何制造淀粉酶的遗传机制一直是变色龙。它在不同的野兽中以不同的方式进化,并且它能够快速变化,可能与动物的食物一致。

该研究发现,含有少量淀粉的哺乳动物(至少在所研究的物种中),含有淀粉类饮食的哺乳动物往往具有更多的淀粉酶基因拷贝,其携带构建淀粉酶的指令。

该研究还提供了证据,证明与淀粉酶相关的进化变化 - 包括淀粉酶基因的重复和在唾液中产生淀粉酶的能力 - 可能在某些不同物种中独立出现。被称为收敛进化,这种现象通常表示特别有用的适应。

调查结果发布在eLife上。总体而言,该研究描绘了哺乳动物淀粉酶的进化历史的彩色图片,包括人类,狗和家猫,刺猬和环尾狐猴,以及在他们的脸颊储存食物的狒狒。

“淀粉酶是一种饮食可能有可能改变我们基因的案例。这很有吸引力,”布法罗艺术与科学学院生物科学助理教授Omer Gokcumen博士说。“我们在淀粉酶基因中看到的重复提供了一种非常灵活和快速的基因功能可以进化的方式,这种进化机制被低估了。”

“过去的研究探索了选择物种(如人和狗)中淀粉酶的进化,但我们的研究采用了更广泛的视角,”UB牙科医学院口腔生物学教授,DDS博士Stefan Ruhl说。“我们从进化树的不同分支中检查了数十种哺乳动物,我们看到当涉及到唾液中的淀粉酶时,

该研究由Gokcumen,Ruhl和第一作者Petar Pajic领导,他是UB口腔生物学和生物科学研究员。

该研究得到了国家牙科和颅面研究所,国家癌症研究所和国家科学基金会的支持,其中包括来自UB,希腊研究与技术基金会,纽约州立大学普拉茨堡分校,康奈尔大学和德国Friedrich-Loeffler-Institut的研究人员。 。

调查结果详情如下:具有淀粉类饮食的哺乳动物似乎已经在遗传上适应了更多的碳水化合物:在所研究的物种中,那些在其饮食中含有淀粉的物种通常比食肉动物和食草动物的动物具有更多的淀粉酶基因拷贝,其具有制造淀粉酶的指令。严格的饮食往往排除淀粉。Carb-munching人类,家养老鼠,棕色老鼠,狗,猪和公猪都有很多副本,而以山羊为主的哺乳动物,以及以昆虫和蜗牛等食物为食的刺猬则很少。

这很重要,因为该基因类似于工厂中的霉菌:您拥有的单位越多,理论上可以产生的淀粉酶就越多。至于淀粉酶基因的额外拷贝是如何进化的,“它就像鸡肉和鸡蛋一样 - 我们无法真正说出首先是什么,”鲁尔说。“饮食中的淀粉可能导致更多的淀粉酶,消化淀粉的能力可能导致淀粉摄入量增加,等等。”

在某些情况下,与人类的密切接触 - 以及获取人类食物 - 可能促使人们适应淀粉。该研究证实了其他研究小组的过去研究结果表明,与人类生活在一起的小鼠和家犬比其野生表亲(狼和野生啮齿动物)分别拥有更多的淀粉酶基因拷贝。棕色大鼠(Rattus norvegicus) - 一种通常被称为街道或下水道大鼠的物种 - 也有许多淀粉酶基因的拷贝。

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