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中国科学家首次揭示世界上海拔分布最高的蛇类基因组

2018年08月01日 11:45   来源:中国新闻网   参与互动参与互动
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中国侨网温泉蛇。 黄松 摄
温泉蛇。 黄松 摄

  中新网成都8月1日电 (记者 贺劭清)记者8月1日从中国科学院成都生物研究所获悉,北京时间2018年8月1日凌晨,国际学术期刊PNAS(《美国科学院院刊》)在线发表了中国科学家关于温泉蛇研究的最新成果“比较基因组学研究解析变温动物蛇类对高海拔环境的适应”。

温泉蛇。 黄松 摄
温泉蛇。 黄松 摄

  该研究由中国科学院成都生物研究所李家堂和中国科学院昆明动物研究所张亚平等研究团队共同完成,以分布于青藏高原的温泉蛇为研究对象,解析了蛇类这种变温动物适应高海拔极端环境的遗传机制,是中国科学家首次揭示世界上海拔分布最高的蛇类基因组。

  据了解,大多数生物通常都对其生存环境有一定要求,超出适宜的范围就难以存活。但有一些生物却可以在强辐射、缺氧等极端环境中繁衍生息,这类生物被称为“极端环境生物”。中国特有的珍稀保护物种温泉蛇生活于青藏高原海拔范围3500至4400米的地区,就属于此类。

科研人员进行实验观察。 钟欣 摄
科研人员进行实验观察。 钟欣 摄

  “青藏高原寒冷、氧分压低、紫外线辐射强烈,许多地方不适宜人类居住,甚至是生命禁区,但青藏高原同时也孕育了很多高原特有物种。”中国科学院成都生物研究所研究员李家堂介绍,之前科学家对青藏高原的研究都集中在恒温动物对高原的适应上,缺乏对高原变温动物适应高原环境遗传机制的研究,而温泉蛇为科学家揭开变温动物高海拔适应之谜提供了良好的动物模型。

  中国科学家通过对温泉蛇进行全基因测序,将得到的全基因组序列和同属物种及亲缘关系较近的低海拔物种全基因组进行重测序,融合已发表的9个低海拔物种全基因组序列,利用比较基因组学分析,在高海拔温泉蛇中发现了27个不同蛋白中的27个共有氨基酸替换。

温泉蛇。 王聿凡 摄
温泉蛇。 王聿凡 摄

  实验表明,温泉蛇与DNA修复相关的FEN1基因的突变型相对于低海拔物种基因类型在紫外照射下具有更强的稳定性。科研人员推测,这种突变有助于温泉蛇属物种在高海拔环境中对紫外线的抵抗。此外温泉蛇EPAS1基因的突变减弱了其调节下游基因红细胞生成素表达的能力,进而导致温泉蛇血红蛋白浓度处于较低水平,是温泉蛇适应高海拔低氧条件的重要原因。

  李家堂介绍,极端的高原环境可能会对进入高原的人类造成严重的高原反应,甚至引发高原病,从恒温动物和变温动物综合开展高原极端环境的遗传机制研究将为人类高原病的预防和治疗提供一定的参考价值。(完)

【责任编辑:王嘉怡】
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