——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學(xué)院辦院方針
語音播報(bào)
兩棲動(dòng)物是脊椎動(dòng)物的一個(gè)重要分支,目前已知的包括7000多個(gè)物種,代表著脊椎動(dòng)物從水生到陸生這一偉大轉(zhuǎn)變的過渡類群。然而對于兩棲動(dòng)物這一重要的生物類群,目前僅測序完成了一個(gè)物種即非洲爪蟾。非洲爪蟾屬于“古老蛙類”(Archaeobatrachia)的一種,而大部分(95%以上)的蛙類屬于“現(xiàn)代蛙類”(Neobatrachia),這在一定程度上限制了人們對兩棲動(dòng)物基因組特性的認(rèn)識。
在本研究中,來自昆明動(dòng)物所張亞平院士、車靜課題組的孫艷波和華大基因研究院國家基因庫生物多樣性張國捷博士課題組的熊子軍、向薛雁共同合作完成高山蛙的樣品收集、測序組裝注釋,以及后續(xù)的比較基因組學(xué)分析。
研究人員通過高山倭蛙和非洲爪蟾基因組比較分析發(fā)現(xiàn),高山倭蛙擁有更大的基因組,比非洲爪蟾多了近800M的基因組序列(高山倭蛙基因組2.3G,非洲爪蟾1.5G)。通過對全基因組數(shù)據(jù)分析,研究人員推算出高山倭蛙和非洲爪蟾的分歧時(shí)間大約在2.66億年之前,比TimeTree項(xiàng)目記錄的時(shí)間早4000萬年。盡管兩物種分歧時(shí)間很久,但是它們?nèi)旧w間的重排特別少,說明蛙類基因組可能具有相對較慢的進(jìn)化速率。
通過分析染色體斷裂、融合事件,研究人員發(fā)現(xiàn)人的染色體間重排最劇烈,雞和兩棲動(dòng)物染色體間重排相對較少。高山倭蛙基因組的破譯使研究人員進(jìn)一步確認(rèn)了更多的人類、鳥類甚至蛙類基因組中的染色體斷裂和融合區(qū)域。熊子軍表示:“這是首次在全基因組范圍內(nèi)比較兩棲動(dòng)物內(nèi)部的替換速率和重排速率,通過對蛙類基因組的測序和比較分析,我們可以對兩棲動(dòng)物的進(jìn)化有更多的了解?!?/p>
研究人員進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),在染色體內(nèi)部重排速率、基因區(qū)和全基因組范圍的替換速率,蛙類都比鳥類和哺乳類動(dòng)物要低。這揭示了兩棲動(dòng)物甚至整個(gè)冷血?jiǎng)游铮哂斜群銣貏?dòng)物更低的進(jìn)化速率。此外,研究人員還發(fā)現(xiàn)兩棲動(dòng)物特有的高度保守區(qū)顯著富集在RNA翻譯調(diào)控功能上,其中兩棲動(dòng)物特有的高度保守的三個(gè)基因是和舌頭發(fā)育相關(guān)。舌頭在蛙類中形態(tài)已經(jīng)高度特化,可以用來快速撲捉昆蟲和其它獵物。這些基因很可能在兩棲動(dòng)物進(jìn)化中發(fā)揮著重要的作用。
(原載于《南方日報(bào)》 2015-03-04 08版)
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