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央视新闻:最新研究揭示蛇类的起源与演化机制
发表日期: 2023-06-20 作者: 文章来源:
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 蛇类处于脊椎动物演化历程的关键节点,是脊椎动物中的重要类群。澳门银银河app下载李家堂团队基于大规模多组学技术与基因编辑等研究手段,推断蛇类起源于约1.18亿年前的早白垩纪,支持了蛇类是由蜥蜴演化而来的假说,并揭示了蛇类四肢缺失、身体延长、内脏器官不对称发育等重要性状的遗传机制。相关成果于北京时间6月19日晚在国际学术期刊《细胞》(Cell)发表。

  

  图例:蛇类特有性状的演化遗传机制

 全球蛇类约有4000种,广泛分布于除南极洲外的各大洲陆地和海洋。在这项研究工作中,科研人员选取了全球极具代表性的不同支系的蛇类,结合多组学及基因编辑等多学科交叉研究手段,系统阐释了蛇类的起源与特殊表型的演化机制。科研人员基于染色体水平蛇类基因组数据集构建了迄今最有力的蛇类系统发育框架。

  图例:蛇类系统发育基因组学框架

 基于比较基因组学与基因编辑等研究手段,科研人员发现蛇类PTCH1蛋白特异性缺失的三个氨基酸残基可能是其四肢缺失的重要遗传机制之一。大量编码及非编码调控元件的快速演化驱动了蛇类身体的延长。为适应身体延长,蛇类的内脏器官呈现不对称发育模式,如其左肺大多趋近于退化,而右肺则较为发达。研究发现,蛇类丢失了控制器官对称发育的DNAH11和FXJ1B基因,是其左、右肺不对称发育的重要遗传因素。

  图例:蛇类四肢缺失、身体延长、内脏器官不对称发育等重要遗传机制

 此外,科研人员还探讨了红外感应蛇类和穴居的盲蛇类物种特殊表型的演化遗传机制,发现与热响应相关的PMP22基因和与三叉神经发育相关的NFIB基因的非编码调控元件的趋同演化是部分蛇类感知红外光谱的重要遗传驱动力。而盲蛇类物种则通过视觉感受RPGRIP1基因的丢失及几丁质酶CHIA基因的快速演化以适应穴居生活,并形成专食蚂蚁及蚂蚁卵的食性。

 本研究率先启动了爬行动物大规模组学研究,对理解脊椎动物演化历史具有重要意义,将推动动物演化生物学等相关学科的发展。据了解,该科研团队未来将聚焦开发玉米蛇为模式动物,并开展演化发育生物学研究,同时将聚焦蛇毒等重要遗传资源的挖掘和运用,为抗蛇毒血清及蛇毒衍生药物的研发提供科学支撑。

 (总台央视记者 褚尔嘉)


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