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哺乳动物蛋白和调控元件中与发声学习相关的趋同进化。

Vocal learning-associated convergent evolution in mammalian proteins and regulatory elements.

机构信息

Department of Computational Biology, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA 15213, USA.

Neuroscience Institute, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA 15213, USA.

出版信息

Science. 2024 Mar 29;383(6690):eabn3263. doi: 10.1126/science.abn3263.

Abstract

Vocal production learning ("vocal learning") is a convergently evolved trait in vertebrates. To identify brain genomic elements associated with mammalian vocal learning, we integrated genomic, anatomical, and neurophysiological data from the Egyptian fruit bat () with analyses of the genomes of 215 placental mammals. First, we identified a set of proteins evolving more slowly in vocal learners. Then, we discovered a vocal motor cortical region in the Egyptian fruit bat, an emergent vocal learner, and leveraged that knowledge to identify active cis-regulatory elements in the motor cortex of vocal learners. Machine learning methods applied to motor cortex open chromatin revealed 50 enhancers robustly associated with vocal learning whose activity tended to be lower in vocal learners. Our research implicates convergent losses of motor cortex regulatory elements in mammalian vocal learning evolution.

摘要

发声学习(“发声学习”)是脊椎动物趋同进化的特征。为了确定与哺乳动物发声学习相关的大脑基因组元件,我们整合了埃及果蝠()的基因组、解剖学和神经生理学数据,并对 215 种胎盘哺乳动物的基因组进行了分析。首先,我们鉴定出了一组在发声学习者中进化较慢的蛋白质。然后,我们在埃及果蝠中发现了一个发声运动皮质区,这是一个新兴的发声学习者,并利用这一知识来鉴定发声学习者运动皮质中的活性顺式调控元件。应用于运动皮质开放染色质的机器学习方法揭示了 50 个与发声学习密切相关的增强子,其活性在发声学习者中往往较低。我们的研究表明,运动皮质调控元件在哺乳动物发声学习进化中的共同缺失。

相似文献

10
Behaviour, biology and evolution of vocal learning in bats.蝙蝠的发声学习行为、生物学和进化。
Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2020 Jan 6;375(1789):20190061. doi: 10.1098/rstb.2019.0061. Epub 2019 Nov 18.

引用本文的文献

1
Neuronal activity underlying vocal production in bats.蝙蝠发声时的神经元活动。
Ann N Y Acad Sci. 2025 Aug;1550(1):37-54. doi: 10.1111/nyas.15410. Epub 2025 Jul 21.

本文引用的文献

6
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Science. 2023 Apr 28;380(6643):eabl8189. doi: 10.1126/science.abl8189.

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