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活红翼黑鸟的遗传研究

20岁的名誉教授肯·泰川和迈克尔·拉斐特与伊利诺伊大学的研究人员合作,分析了红翼黑鸟在应对潜在竞争对手黑鸟和雌性燕八字鸟威胁时基因表达变化的研究数据。目的是为了更好地理解基因和动物行为之间的联系。

《自然》杂志的开放获取期刊《科学报告》最近发表了一篇文章,详细介绍了伯洛伊特大学校友Michael Lafayette ' 20和名誉教授Ken yasawa与伊利诺伊大学的五名研究人员合作进行的研究这项研究包括向雄性红翼黑鸟、雌性棕头黑鸟和哀鸣鸽播放音频,在30分钟内捕捉黑鸟,并获取血液样本,以描述黑鸟的基因如何应对来自潜在竞争对手(其他红翼黑鸟)和幼虫(雌性燕头黑鸟,它们在红翼黑鸟的巢穴中产卵)的威胁,以及对不构成威胁的鸽子。川靖一指出,他在该领域多年的经验是他成功地在30分钟内捕捉到鸟类的关键,这是研究所需的。野生动物协会对燕八哥的反应进行了总结红翼黑鸟的基因在燕八哥靠近时会发生变化Dana Kobilinsk。我们已经知道红翼鸟对燕八哥有攻击性。

在这个实验中收集血液样本的最大挑战是什么?

在这一领域工作的生物学家花费大量的时间和精力来捕捉并标记单个的研究对象。1973年,在我的研究生研究期间,我在印第安纳州南部开始研究红翼黑鸟,在我漫长的研究生涯中,我慢慢学会了用陷阱捕捉鸟类。如果你只需要诱捕一只鸟一次,任务是困难的,但可能的,虽然不是100%的情况。然而,一次诱捕的经历往往使它不可能再捕获同一只鸟——它变得“害怕被诱捕”。我们面临的挑战不仅是第一次捕获一些红翼虫,而且要在30分钟内捕获许多在前几年被捕获和标记的红翼虫,以确保我们能够检测到“即时早期”基因产物。我不得不动用我几十年的捕兽经验,尽管我们总体上是成功的,但我们无法在30分钟的窗口内捕获三分之一的回放对象。然后,我必须从每只捕获的鸟身上采集血液,添加缓冲液并将样本储存在超冷的冰箱中,然后将冷冻的样本送到伊利诺伊大学进行mRNA分析。在少数情况下,信使rna分析没有正常工作,但我们能够产生足够的可用信息,并在《科学报告》上发表我们的结果,这是一本备受尊重的同行评审期刊。

当你研究活的红翼黑鸟,而不是死鸟时,你能收集到什么新信息?

先前对基因表达的研究主要集中在大脑上,这当然需要大脑被取出,处理,并在显微镜下观察。尽管这类研究提供了基因表达过程中产生什么以及这些产物在大脑中的作用部位的信息,但没有办法将其与行为直接联系起来。最近的方法是使用循环血液中的基因产物(mRNA),但这些研究是在圈养的鸟类上进行的,它们被牺牲来收集它们的血液和大脑。相比之下,因为我们研究的是在它们的领地上自由生活的、有个体标记的、已知的鸟类,我们可以通过播放三种音频记录向它们呈现特定的、相关的情况,观察并记录它们的反应,然后立即捕捉它们并采集血液样本进行mRNA分析。我们可以在活着的鸟类中实时看到它们基因表达的快速变化!请注意,回放和观察是由我的学生Michael Lafayette(20岁)完成的,他是化学专业的学生,即将在亚利桑那州立大学开始分子科学的研究生学习。

你认为活鸟的RNA分析在未来的研究中还有什么用处?

我们使用的一般方法被称为“转录组分析”,它在过去10年里彻底改变了生物学和医学。我们使用的RNA-seq方法是复杂和高技术含量的,因此我们与伊利诺伊大学的合作者的合作是必不可少的。这些分析可用于研究细胞如何分化,细胞如何癌变,基因表达的调节,以及进化关系。生物学家长期以来一直在推测基因和行为之间的联系,最近,他们又推测,对相关刺激作出反应的即时早期基因表达一定是这种直接联系。我们的研究结果为探索基因和动物行为之间的基本关系提供了一条途径。还有比这更好的方式来结束我的研究生涯吗?

2020年8月6日

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