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盘点 | 最新基因组测序物种,长颈鹿、翻车鱼、眼镜猴、五步蛇等物种基因组破译

来源:测序中国
摘要:导读:Thescientist杂志对近期一些物种的基因组测序成果进行了盘点,包括长颈鹿(Giraffacamelopardalis)、翻车鱼(Molamola)、缓步动物(Ramazzottiusvarieornatus)、眼镜猴(Tarsiussyrichta)和五步蛇(Deinagkistrodonacutus)。物种:长颈鹿(Giraffacamelopardalis)基因组大小:2。036长久以来人们都认为......

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导读:The scientist杂志对近期一些物种的基因组测序成果进行了盘点,包括长颈鹿(Giraffa camelopardalis)、翻车鱼(Molamola)、缓步动物(Ramazzottius varieornatus)、眼镜猴(Tarsius syrichta)和五步蛇(Deinagkistrodon acutus)。

物种:长颈鹿(Giraffa camelopardalis

基因组大小:2.9Gb

文献:Multi-locusAnalyses Reveal Four Giraffe Species Instead of One. DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.07.036

长久以来人们都认为长颈鹿是一个单一的物种,但最新一项遗传学研究结果表明长颈鹿实际上是四个不同的物种。这四个物种的基因各不相同,差异就如同棕熊和北极熊,在自然环境下不会异种交配。

研究人员对141只长颈鹿进行了基因组测序并比较了其中七个基因位点,研究结果于9月26日发表在Cell杂志上。Senckenberg生物多样性和气候研究中心的Axel Janke说,“我们对研究结果感到非常惊讶,因为长颈鹿在形态和花纹上的区别非常有限。”

对世界上最高的哺乳动物重新分类的意义并不仅体现在语义上。这个改变可以指导物种保护工作。长颈鹿保护基金会(GFD)表示,自然界中长颈鹿的数量已经从三十年前的15万只减少到了如今的10万只。GFD的Julian Fennessy表示,新的分类将帮助世界自然保护联盟(IUCN)红色名录更准确的评定长颈鹿种群面临的威胁。

例如自然界中北方长颈鹿的数量少于4750只,网纹长颈鹿数量少于8700只,这使它们成为了世界上最濒危的大型哺乳动物。

物种:翻车鱼(Mola mola

基因组大小:170Mb

文献:Thegenome of the largest bony fish, ocean sunfish (Mola mola), provides insightsinto its fast growth rate. doi: 10.1186/s13742-016-0144-3

翻车鱼并不是普通的鱼。翻车鱼每天以近1公斤的速度增长,体型巨大,犹如一只划动的大桨,体长可达2.7米,重2.3吨。该鱼类常见于热带和温带海洋,依靠拍打突出的鳍,获得浮力进行移动,更像是鸟。研究人员希望找出导致这个特殊生物的独特基因。

9月9日发表在GigaScience上的一项研究中,中国科学家们对翻车鱼进行了基因组测序,并与其他鱼类DNA进行比较。研究发现,翻车鱼的基因组中约1000个基因的进化速度比其近缘鱼类快,这些基因编码生长激素和软骨发育相关因子。软骨形成编码基因在翻车鱼里面发生了特异性的改变。这些变异更有利于软骨的发育,使翻车鱼的骨架主要由软骨构成。

文章共同作者,新加坡科技研究局(A*STAR)的Byrappa Venkatesh说,“脊椎动物在形态、生理机能和行为方面会呈现广泛的多样性。我们仍需要从翻车鱼基因组中了解更多的信息。”

物种:缓步动物(Ramazzottius varieornatus

基因组大小:55.8Mb

文献:Extremotoleranttardigrade genome and improved radiotolerance of human cultured cells bytardigrade-unique protein. doi:10.1038/ncomms12808

科学家们对缓步动物(又称作水熊虫)进行研究,希望找出这些圆胖、微小的八足动物是如何抵抗各种极端环境的。不同种类的缓步动物经历过极热、极冷、干燥、高压以及真空和辐射等残酷的环境。但科学家们仍然对缓步动物存活相关的分子机制感到迷惑。

日本研究人员对缓步动物基因组进行了研究,结果于9月20日发表在Nature Communications上,他们对一种耐受力特别强的缓步动物进行了基因组测序,发现了逆境抗性基因的扩增水平。研究人员还发现了一个基因,该基因编码的蛋白增加了缓步动物的生存能力:能够抵抗X射线造成的DNA损伤。

文章共同作者、东京大学Takekazu Kunieda说,“对X射线的耐受性被认为是动物适应重度脱水的副产物。”当环境变得不适合生存,缓步动物会收起他们的腿,使肢体干瘪皱缩,变得像惰性的桶一样,直到危险消失。像这样的静待状态似乎主要是干燥环境下的生存方式之一,但是这种方式同样使缓步动物对几乎一切外界影响都免疫。

Kunieda说,“据我们所知,这是在动物细胞中鉴定到的第一个可以提供DNA保护并且提高抗辐射性的DNA结合蛋白。”将这个蛋白插入人类细胞中可以引起同样的X射线保护现象,这表明“这种蛋白将对航天、放射治疗和放射工作人员具有重要作用。”

物种:眼镜猴(Tarsius syrichta

基因组大小:3.4Gb

文献:Genomesequence of the basal haplorrhine primate Tarsius syrichta reveals unusualinsertions. doi:10.1038/ncomms12997

眼镜猴是具有大大的金色眼睛,长手指和毛茸茸身体的小型灵长类动物。10月6日发表在Nature Communications上的一项研究对菲律宾眼镜猴进行基因组测序,结果表明眼镜猴和人类的亲缘关系比我们想象的更近。研究人员还在眼镜猴基因组中发现了一系列奇怪的插入现象,包括整个线粒体基因组插入。

在此之前科学家们一直争论的问题是,眼镜猴是属于狐猴所在的灵长类,还是属于猴子和人类所在的灵长类。这项新的研究结果将这一类夜行性动物确切地划分到人类和猴子所在的灵长类中。

文章共同作者,华盛顿大学医学院的Wesley Warren说,“我们对眼镜猴进行基因组测序不仅仅是为了研究它们在灵长类动物进化中的位置,还因为它们的生理机能、解剖学特征和摄食行为都是非常独特的。”Warren和他的同事希望将来对更多眼镜猴的基因组进行测序,通过对群体多样性定量来为眼镜猴的保护工作做出贡献。

Warren表示,“我们认为眼镜猴的群体规模正在下降,而且没有反弹迹象。大部分的群体规模下降是由于失去了栖息地,但是宠物交易同样也是一个重要原因。眼镜猴一旦被捕捉,它们通常会因为身体和饮食需求无法得到满足而死亡。如果我们不改变这些情况,那么很可能一些眼镜猴物种将会灭绝。”

物种:五步蛇(Deinagkistrodon acutus

基因组大小:1.47Gb

文献:Evolutionarytrajectories of snake genes and genomes revealed by comparative analyses offive-pacer viper. doi:10.1038/ncomms13107

近期对毒蛇的基因组组装结果表明,蛇类进化过程中(包括四肢消失)伴随着基因改变。研究人员对一条五步蛇的基因组进行了深度测序,并与另外三种蛇、蜥蜴、人类、小鼠以及其他动物的基因组进行了比较。研究结果于10月6日发表在Nature Communications上。

与预期一致,蛇类基因组中与四肢形成相关的基因消失了,而与毒液产生和热量感应相关的基因逐渐增多。基因组比较结果进一步支持了化石证据,蛇类先失去前肢,后失去后肢。研究还证明蛇类保留着相对原始的性别决定系统,不含有性染色体,但是依靠温度决定性别。总而言之,这些结果为我们深入理解蛇类分子进化史构建了一个框架。

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