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現(xiàn)代蛙類基因組特性此前是空白
兩棲動物是脊椎動物的一個重要分支,目前已知的物種有7000多個,代表著脊椎動物從水生到陸生這一偉大轉(zhuǎn)變的過渡類群。研究人員介紹,對兩棲動物的研究,在研究脊椎動物的進化及其背后的分子機制中處在非常關鍵的位置。
不過,此前對于兩棲動物這一重要的生物類群,目前僅測序完成了非洲爪蟾一個物種。該物種屬于“古老蛙類”(Archaeobatrachia)的一種,這在一定程度上限制了人們對兩棲動物基因組特性的認識,因為大部分(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物基因組特性的認識。
而此次中科院昆明動物所和深圳華大基因國家基因庫的研究人員所破譯的高山倭蛙基因組,這是迄今為止破譯的全世界首個現(xiàn)代蛙類基因組。雙方的研究人員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)的比較基因組學分析。
研究揭示兩棲動物進化速率更低
高山倭蛙生活在青藏高原海拔2850~4700米的湖泊、水塘、沼澤地帶及山溪、河流周圍,在艱難的高原環(huán)境下,它們依舊頑強地生活、繁衍后代。他們并不起眼,一般只有三四厘米長,最小的甚至只有指甲蓋大,身手也不敏捷,多為橄欖棕色,但是生命力卻非常頑強。
高山倭蛙和非洲爪蟾基因組有何區(qū)別?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,高山倭蛙比非洲爪蟾多了近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間大約在2.66億年之前。
此次研究成果揭示盡管兩物種分歧時間很久,但是它們?nèi)旧w間的重排特別少,這說明蛙類基因組可能具有相對較慢的進化速率。研究人員表示,進一步研究發(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物要低,“這揭示了兩棲動物,甚至整個冷血動物,具有比恒溫動物更低的進化速率?!?/p>
研究人員表示,通過分析染色體斷裂,融合事件,發(fā)現(xiàn)人的染色體間重排最劇烈,雞和兩棲動物染色體間重排相對較少。
首次在全基因組范圍內(nèi)比較兩棲動物
“高山倭蛙基因組的破譯,使我們進一步確認了更多的人類、鳥類、甚至蛙類基因組中的染色體斷裂和融合區(qū)域?!眮碜試一驇焐锒鄻有哉n題組的共同第一作者熊子軍說。
他表示,“這是首次在全基因組范圍內(nèi)比較兩棲動物內(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,我們可以對兩棲動物的進化有更多的了解?!?/p>
(原載于《廣州日報》 2015-03-04 SZA17版)
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