——習(xí)近平總書(shū)記在致中國(guó)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(guó)科學(xué)院辦院方針
語(yǔ)音播報(bào)
記者從中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所獲悉,北京時(shí)間2018年8月1日凌晨,國(guó)際學(xué)術(shù)期刊PNAS(《美國(guó)科學(xué)院院刊》)在線發(fā)表中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所李家堂和中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所張亞平等研究團(tuán)隊(duì)關(guān)于溫泉蛇研究的最新成國(guó)“Comparative genomic investigation of high-elevation adaptation in ectothermic snakes”(比較基因組學(xué)研究解析變溫動(dòng)物蛇類對(duì)高海拔環(huán)境的適應(yīng))。該研究以分布于青藏高原的溫泉蛇為研究對(duì)象,解析了蛇類這種變溫動(dòng)物適應(yīng)高海拔極端環(huán)境的遺傳機(jī)制。
該研究通過(guò)對(duì)溫泉蛇進(jìn)行全基因測(cè)序,將得到的全基因組序列和同屬物種及親緣關(guān)系較近的低海拔物種全基因組進(jìn)行重測(cè)序,融合已發(fā)表的9個(gè)低海拔物種全基因組序列,利用比較基因組學(xué)分析,在高海拔溫泉蛇屬三個(gè)物種中發(fā)現(xiàn)了27個(gè)不同蛋白中的27個(gè)共有氨基酸替換。
這些突變多與免疫、低氧適應(yīng)應(yīng)答和DNA修復(fù)等功能相關(guān)。分子功能實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)果表明,與DNA修復(fù)相關(guān)的FEN1(瓣?duì)詈怂醿?nèi)切酶-1)基因的突變型相對(duì)于野生型(低海拔物種基因類型)在紫外照射下具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性,推測(cè)突變有助于溫泉蛇屬物種在高海拔環(huán)境中對(duì)紫外線的抵抗。
作為高原物種,溫泉蛇EPAS1(內(nèi)皮PAS結(jié)構(gòu)域包含蛋白-1)基因的突變減弱了其調(diào)節(jié)下游基因紅細(xì)胞生成素表達(dá)的能力,進(jìn)而導(dǎo)致溫泉蛇血紅蛋白濃度處于較低水平,是溫泉蛇適應(yīng)高海拔低氧條件的重要原因。
溫泉蛇屬Thermophis隸屬于游蛇科,是中國(guó)特有的珍稀保護(hù)物種,是世界上分布海拔最高的蛇類之一。它們生活于青藏高原海拔范圍為3500~4400米的地區(qū),主要棲息在溫泉附近的石堆、水邊和沼澤草甸中。溫泉蛇的起源和演化與青藏高原的形成和隆起有著密切的聯(lián)系。
早在1907年,溫泉蛇作為唯一一種生活在青藏高原海拔4000米以上的蛇被英國(guó)人Frank Wall首次發(fā)現(xiàn)時(shí),就已經(jīng)“顛覆”了人們對(duì)當(dāng)時(shí)現(xiàn)有蛇類的認(rèn)知。同時(shí),青藏高原寒冷、氧分壓低、紫外線輻射強(qiáng)烈的特點(diǎn),造成其許多地區(qū)不適合人類居住甚至是生命禁區(qū),是亞洲人口最稀少的地區(qū)。但青藏高原自身孕育了很多高原特有物種。因此,青藏高原被稱作是一座研究生物適應(yīng)高原環(huán)境變化機(jī)制的自然實(shí)驗(yàn)室。前期的許多研究都集中在恒溫動(dòng)物對(duì)高原的適應(yīng),如高原人類、高原牦牛等。缺乏對(duì)高原變溫動(dòng)物適應(yīng)高原環(huán)境遺傳機(jī)制的研究,而溫泉蛇正好為我們揭開(kāi)變溫動(dòng)物高海拔適應(yīng)之謎提供了良好的動(dòng)物模型。
如今越來(lái)越多的人群進(jìn)入高原旅行、工作和生活,但極端的高原環(huán)境可能造成嚴(yán)重的高原反應(yīng),甚至引發(fā)高原病。研究人員表示,從恒溫動(dòng)物和變溫動(dòng)物綜合開(kāi)展高原極端環(huán)境的遺傳機(jī)制研究將為人類高原病的預(yù)防和治療提供一定的參考價(jià)值。
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