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斯特恩实验室

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目前的研究
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这是研究生物多样性的起源的非凡时间。新技术的应用正在解决许多深层和古老的进化问题。

我们开发了新的方法和新工具来询问分子变化如何导致表型进化,尤其是行为的演变。此外,我们已经开始通过对谱系特异性蛋白的功能研究来探索未知功能蛋白质的巨大,未知的问题,这些蛋白似乎赋予具有特殊能力的昆虫。

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行为的演变

我们旨在确定行为演变的遗传和神经基础,因为我们认为行为进化可能存在一般原则,类似于形态进化的原则(Stern&Orgogozo,2009年;Stern 2010)。我们的目标始终是确定导致进化变化的个体分子变化,因为我们认为这些进化的“量化”为进化过程提供了最深刻的见解。

我们的行为研究重点是果蝇男性求爱歌曲,一种快速发展的行为。我们已经开发了多种工具来帮助这些研究,包括高通量基因分型(Andolfatto等。2011)和表型平台(Arthur等。2013),以及多种物种的新的转基因试剂(Stern等。2017)。

使用这些工具,我们已经能够识别出突变产生求爱歌曲中自然变化的突变(丁等。2016)并检查单个同源歌曲神经元如何在不同的蝇物种中贡献不同的歌曲(丁等。2019)。

我们继续开发新的工具和试剂,以促进行为进化的遗传和神经原因。

未知功能的蛋白质

大多数基因组中30-50%的基因编码未知功能的蛋白质,代表了我们对生物学的理解中的巨大差距。对于非模型生物来说,这种巨大的无知尤其敏锐,这代表了地球上压倒性的生命多样性,并包括对人类健康和福祉构成重大威胁的物种。

我们认为,最近的技术进步使这是研究未知功能的蛋白质的有吸引力的时机,尤其是在非模型生物中。我们已经开始通过研究由蚜虫基因组编码的未知功能的蛋白质来探索这个问题,据估计,近40%的基因是蚜虫特异性的,并且编码未知功能。一些蚜虫是农作物的主要害虫和植物病毒的重要载体。我们预计,许多未知功能的蛋白质促进了蚜虫利用植物的能力,但对新型蚜虫蛋白的功能研究仍处于起步阶段。

不久前,Shuji Shigenobu发现,新型蛋白质的两个不寻常的家族专门在细菌细胞中转录(Shigenobu&Stern 2013),容纳内共生细菌的蚜虫细胞。最近,我们与Shigenobu发起了新的合作,以确定这些蛋白质的功能。实验室中的其他新研究集中在其他新型蚜虫蛋白家族上。敬请关注!

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“我来到Janelia自己用手做科学。我是一名熟练的实验室老鼠,我非常感谢我每天都可以花一天的时间来进行实验,从而增强实验室的研究。我感到非常幸运能成为一个在我自己的实验室中的大多数人!”

大卫·斯特恩(David L. Stern),2014年12月

“在整个职业生涯中,托马斯·亨特(Thomas Hunt)和[他的]学生在替补席上工作。如果他或她在发生意外发现的情况下,调查员必须处于研究之中。”

爱德华·刘易斯(Edward B. Lewis),1998年