成體舌形貝（Lingula Bruguire）的MicroRNA表達檢測與分析
科技專論
作者：孔亮 陸祖宏
【摘要】腕足動物門（Brachiopoda）是最古老的Body plan之一，最早發現於早寒武世，繁盛於誌留、泥盆二紀，其後延續至今[1-3]。多數腕足動物類群現已滅絕，舌形貝（Lingula Bruguire）是僅存的現生腕足動物之一。本文在Halanych等最新腕足動物分類標準的大前提下[3]，以Lingula Bruguire為研究對象，通過microRNA譜的特征分析[4]，探索原口動物與後口動物共同祖先（Protostome-deuterostome ancestor， PDA）的microRNA祖征（Plesiomorphy）狀態[5]。本研究中，我們首先提取成體Lingula Bruguire的總RNA，然後以標準方法特異性提取其中的總MicroRNA，運用東南大學自主研發的AG-100高通量測序平台和ABI Solid 3.0測序係統，檢測成體Lingula Bruguire的microRNA表達狀態。在此基礎之上，運用現代生物信息學手段，結合MiRBase現有數據，逐級分析現生觸手冠類群（Lophophorata）、冠輪動物（Lophotrochozoa）和所有兩側對稱動物（Bilateria）的microRNA分布關係，推測出PDA基因組可能擁有let-7、miR-10、miR-133、miR-184和miR-92等5個microRNA，為研究microRNA在真後生動物（Eumetazoa）億萬年演化曆程中的相關變化提供研究基礎。
【關鍵詞】舌形貝；microRNA；腕足動物門；早寒武世；演化生物學
介紹
舌形貝（Lingula Bruguire）類，俗名海豆芽，最早出現於早寒武世[1]，屬腕足動物門（Brachiopoda）/舌形貝型亞門（Linguliformea）/舌形貝綱（Lingulata）/舌形貝目（Linguilida）/舌形貝超科（Linguloidea）/舌形貝科（Lingulidae）[6，7]。其殼由幾丁質組成，常見於熱帶及亞熱帶的淺海近灘。現生舌形貝類與相關化石屬比較，形態變化甚微，是現生真後生動物次亞界中最古老、形態變化最小的物種之一。
現生舌形貝類與相關化石屬的形態比較，二者形態結構差異甚微，表明5億多年的演化曆程並沒有對舌形貝類的形態結構造成較大影響。由於觸手冠類群在形態結構和胚胎發育等方麵，同時具有原口動物和後口動物兩方麵特征，其分類地位至今仍存較大爭論[2， 3]。觸手冠類群的分類大致有以下四種觀點：1、由於觸手冠類群大多具有其獨特的濾食器官—輪器（Lophophoral organ）[8.10]，在物種分類上被認為是有別於冠輪動物，而獨立成支[8.9]；2、因觸手冠類群與後口動物具有一些相似的胚胎發育共性（如三體腔結構等），故歸於後口類群[13.14]；3、鑒於觸手冠類群兼有原口和後口動物的混合發育特征[8.11]，有些學者主張把觸手冠類群單獨劃分為一個獨立於原口和後口動物之外的類群[2]；4、基於不完整18s DNA序列的單基因係統發生（Phylogeny）分析，將觸手冠類群劃入原口動物[12]。為解決上述分類爭議，Halanych等利用完整的18s DNA序列重新解讀了相關門類的演化關係，把觸手冠類群重新鑒定為一個完整的超門類群，與擔輪動物（Trochozoa）共同構成更高一級分類的冠輪類群（Lophotrochozoa），冠輪動物與蛻皮動物（Ecdysozoa）共同組成真後生動物次亞界（Eumetazoa）的最大分支——原口動物類群（Protostomia）[9]。在此基礎之上，原口動物與後口動物（Deuterostomia）及扁蟲動物總門（Platyzoa）共同構成兩側對稱動物[15-16]。綜合分析現有觸手冠類群分類格局，本文以Halanych等的分類觀點為研究背景，以舌形貝類為研究對象，從microRNA角度出發[4]探索Brachiopoda與其它Body plan之間的演化關係[5]。本研究中，我們首先提取成體Lingula Bruguire的總RNA，然後以標準方法（mirVana RNA Isolation Kit）特異性提取其中的MicroRNA，運用高通量測序平台和現代生物信息先進分析手段，檢測成體Lingula Bruguire的microRNA表達狀態，結合MiRBase現有數據，鑒定觸手冠類群（Lophophorata）、冠輪動物（Lophotrochozoa）及原始兩側對稱動物（Bilateria）的microRNA分布類型，研究microRNA在真後生動物次亞界（Eumetazoa）演化曆程中的相關變化。