帶電的魚類，如電鰻，由於它們的電器官，可以按物種、性別，甚至按個體來區分其他電魚，這也使它們能夠發送和接收類似於鳥鳴的信息。最近發表在《科學進展》上的研究描述了輕微的基因改變如何使帶電的魚類進化出電器官的。這一發現也可以幫助研究人員確定導致各種人類疾病的基因突變。
為了讓魚獲得電器官，進化必須利用一種基因異常。每條魚都有同一基因的兩個副本，該基因創造了鈉離子通道，其功能是微型肌肉馬達。帶電的魚類關閉了肌肉中鈉通道基因的一個副本，並在其他細胞中打開它，從而進化出電器官。通常導致肌肉收縮的小電機被轉化為電信號發生器，一個全新的器官被創造出來了。
得克薩斯大學奧斯汀分校神經科學和綜合生物學教授、該研究的通訊作者Harold Zakon說：“這很令人興奮，因為我們可以看到基因的一個小變化可以完全改變它的表達位置。”
密歇根州立大學和得克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員在新論文中報告了他們的發現，他們發現了這個鈉通道基因的一個大約20個字母長的短節，可以調節該基因在特定細胞的表達。他們驗證了這一控制區域在電魚中要麼被改變，要麼完全沒有。正因為如此，兩個鈉通道基因中的一個在電魚的肌肉中被禁用。然而，其影響遠遠超過了電魚的發展。
Zakon說：“這個控制區域存在於大多數脊椎動物中，包括人類。因此，就人類健康而言，下一步將是在人類基因數據庫中檢查這個區域，看看正常人有多少變異，以及這個區域的一些缺失或突變是否會導致鈉通道的表達降低，從而可能導致疾病。”
該研究的第一作者是Sarah LaPotin，在研究時是Zakon實驗室的研究技術人員，目前是猶他大學的博士生。除Zakon外，該研究的其他資深作者是得克薩斯大學奧斯汀分校的分子生物科學教授Johann Eberhart和密歇根州立大學綜合生物學副教授Jason Gallant。
Zakon說，在電器官進化之前，必須關閉肌肉中的鈉通道基因。Zakon說：“如果它們在肌肉和電器官中都打開了這個基因，那麼所有發生在電器官中的鈉通道的新東西也會在肌肉中發生。因此，重要的是將該基因的表達隔離到電器官中，在那裡它可以在不傷害肌肉的情況下進行進化。”
世界上有兩組電魚，一組在非洲，另一組在南美。研究人員發現，非洲的電魚在控制區發生了突變，而南美的電魚則完全失去了控制區。兩個研究小組都得出了發展電器官的相同解決方案–失去了肌肉中鈉通道基因的表達–儘管是通過兩種不同的途徑。
“如果你把生命的磁帶倒回去播放，它是以同樣的方式回放，還是會找到新的方式前進？進化會以同樣的方式反覆進行嗎？”Gallant說，他培育了來自南美的電魚，這些電魚被用於研究的一部分。“電魚讓我們嘗試回答這個問題，因為它們已經反覆進化出這些令人難以置信的特徵。我們在這篇論文中搖擺不定，試圖了解這些鈉通道基因是如何在電魚中反覆丟失的。這確實是一項合作努力。”
研究人員希望回答的下一個問題之一是控制區是如何進化到開啟電器官中的鈉通道的。