斑马鱼出示自己的防晒霜

课外活动变得更受欢迎随着季节变化,人们希望保护自己免受灼伤和黑色素瘤,主要使用商业的防晒霜。

然而,人类并不是唯一需要担心的物种从暴露在太阳的紫外线伤害。许多生物使用防晒霜,不是白色的乳液,人类都很熟悉。他们的防晒霜是编码DNA。

多年来,美国生物学家詹姆斯·盖格农的实验室的化合物研究gadusol鱼,结果在一篇新论文中演示雌性排泄复合的鸡蛋。的gadusol分子在鱼40多年前,被发现和最初认为来自膳食来源。它已被证明,gadusol产生代谢途径中的鱼。

在同事的帮助下在学校生物科学和人类遗传学系博士生Marlen大米是本周发表的论文的第一作者。生物学助理教授盖拥有著名的马里奥Cappecchi赋予的椅子上,被列为高级作者。

大米在农场长大盐湖城南部的一个小时,获得了犹他州州立大学分子生物学学位。

“有趣的我对生物学就是这一事实(生活)是动态的和他们互动与他们的环境,”赖斯说。“我喜欢思考动物生态。”

他渴望之间的桥梁的生态和分子领域。赖斯的一生热爱动物和行业背景的启发他使用实验室工具调查生态因子,从阳光开始,这支撑着所有的生命,但也带来了危险。

紫外线照射

几乎所有地球上的生命依靠太阳,无论是攻其能源生产的食物,或者吃其他生物。但暴露于紫外线辐射(紫外线辐射)有代价的。在UVB波长尤其危险,在分子水平上造成损害,导致突变的DNA。过度暴露于紫外线辐射水平甚至可以杀死细胞,这一过程称为细胞凋亡,导致我们所知道的晒伤。即使在水,生物是不安全的,因为生物有害水平的UVB可以穿透超过10米深。

保护在于防晒霜的吸收紫外线光子穿透脆弱的细胞和前消散吸收能量危害较小,根据大米和Gagnon的论文。他们作为物理保护珍贵的细胞内遗传物质,防止损伤和突变。

生物在许多栖息地已经开发出适应,包括夜间生活方式和DNA修复机制,以避免和修复的伤害与紫外线照射有关。但是有些已经进化的能力创造自己的化学防晒霜。

“由于阳光照射的栖息地可以有显著的营养优势黑暗的环境,因为没有完全有效修复途径,许多生物使用防晒霜来避免紫外线辐射损伤的发生首先,”该报称。

斑马鱼突变体

最初,大米是黑色素在水生生物作为主要的防晒霜。黑色素产生载黑素细胞迁移到覆盖地区的鱼类胚胎成熟的大脑和身体。

为了验证这个假设,大米改变斑马鱼的基因敲除的基因黑色素生产。他发现,斑马鱼胚胎死于紫外线照射以同样的速度,不管他们的基因型是改变。一定有别的东西保护胚胎。

通过CRISPR-Cas9基因编辑、Gagnon的实验室创建gadusol-deficient突变斑马鱼来测试是否gadusol提供紫外线保护。斑马鱼是为这些实验,因为他们选择居住在阳光照射的水域,产生gadusol易于遗传操作。

他认为gadusol提供斑马鱼胚胎的母亲,比其他的方法是最有效的防晒保护,在鱼类胚胎时失去了进化并不暴露在阳光下。

“透明度是伪装”

演示gadusol对幼虫的生存的重要性鱼,大米传递精确的剂量UVB对突变体和一成不变的斑马鱼胚胎和测量对鱼鳔的影响通货膨胀。当暴露于相同的剂量,gadusol-deficient变异鱼都无法充气游泳膀胱,表明紫外线照射造成了重大发展的缺陷。

波士顿的美容公司现在想合成gadusol创建防晒霜,将为人类和海洋环境更安全。鱼,gadusol提供优于其他防晒霜由于其隐身。“透明度作为伪装,”这项研究说,“是水生动物的共同特征,尤其是在公海没有躲起来。”

黑色素的主要缺点是它可以吸收大部分波长在可见光光谱以及UVB光谱,因此被掠食者。阳光,与此同时,只是许多挑战之一,水生生态系统对他们的居民。

“他们发展的环境,这是充满了阳光和病毒和捕食者和温度开关和所有这些疯狂的事情不会发生在我们的鱼,”盖格农说道,“如果你可以带一些到我们的实验室,现在我们可以应用最酷的更多的问题。”

这些环境因素将指导实验室的研究斑马鱼前进。大米也是好奇gadusol本身的进化历史。

“我真的很喜欢填写《生命之树》是gadusol范围有多广,”赖斯说。“在某种程度上,陆地脊椎动物停止使用gadusol。我认为进化是非常有趣的思考。他们在什么时候离开?”

这些谜团的答案谎言within-within DNA具体。

“我真的爱的DNA。我认为这是一个很美丽的东西,”赖斯说,“事实上,这是一个完整的DNA复制链现在住在你。”

参考:大米MC, JH, Forrister DL, Machado J,克拉克问,Gagnon农协。Gadusol母体提供的防晒霜,保护鱼类胚胎的DNA损伤。当代生物学。2023:S0960982223007637。doi:10.1016 / j.cub.2023.06.012

本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。