《新西兰研究者通过喙头蜥基因组揭示羊膜进化的古老特征》

  • 来源专题:生物科技领域知识集成服务
  • 编译者: 陈方
  • 发布时间:2020-09-10
  • 喙头蜥(Sphenodon punctatus)是爬行动物纲喙头目(Sphenodontia)的唯一活体成员,曾经分布在冈瓦纳区,是新西兰特有的标志性物种。喙头蜥是现已灭绝的爬行动物的重要代表,恐龙、现代爬行动物、鸟类和哺乳动物都从该物种进化而来,因此喙头蜥对羊膜动物进化的理解至关重要。
    2020年8月5日,新西兰奥塔哥大学研究人员在Nature上在线发表了研究论文,分析了喙头蜥的基因组,大约5Gb,是迄今为止已组装的最大的脊椎动物基因组之一。该研究对喙头蜥基因组与其他脊椎动物基因组进行比较,进一步揭示了喙头蜥的独特性。系统发育分析表明,大约在2.5亿年前,喙头蜥谱系与蛇和蜥蜴的谱系开始分离,还显示出中等程度的分子进化速率,并带有标志性进化实例。基因组序列分析显示,至少有64%的喙头蜥基因组装配体由重复序列组成,这些重复序列由转座子(31%)和低拷贝片段重复(33%)组成,总体而言喙头蜥的重复体系结构与此前报道的不同,显示出独特的功能融合,这些功能以前被视为爬行动物和哺乳动物谱系的特征,喙头蜥基因组以及其本身都是祖先和衍生特征的混合物,其基因组的测序为四足动物的深入比较分析以及喙头蜥的生物学和保护提供了宝贵资源。同时Nature发表题为“Tuatara genome reveals diverse insights into a remarkable reptile”的点评文章,系统盘点了该研究成果,指出喙头蜥基因组序列为该物种的进化和保护策略提供了启示。
    宋琪 编译自https://www.nature.com/articles/s41586-020-2561-9
    原文标题:The tuatara genome reveals ancient features of amniote evolution

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    • 1936 年 12 月 7 日,最后一头袋狼在澳大利亚霍巴特死去。袋狼是一种有袋类捕食者,曾经从新几内亚迁移到塔斯马尼亚岛。12 月 11 日,研究人员在《自然—生态学与进化》杂志上 报告 了该物种的完整基因组。此项工作为了解袋狼的衰退及其同远亲——犬科成员的惊人相似性提供了线索。 遗传学家此前曾利用从存放在美国华盛顿史密森学会的袋狼身上拔下的毛发,测序过袋狼的线粒体基因组——通过母系遗传的一小段 DNA。在最新研究中,由墨尔本大学发育遗传学家 Andrew Pask 领导的团队通过对 1 个月大袋狼的组织进行取样,获得了更长的核基因组。这头袋狼于 1909 年在其母亲的育儿袋中被发现,并被放在酒精中保存起来。 和线粒体基因组相比,核基因组含有关于物种祖先的更多信息。该团队发现了遗传多样性的急剧下降,表明袋狼数量在约 12 万~ 7 万年前开始下降。而这一时期在人类到达澳大利亚之前。类似模式曾在袋獾的基因组中被发现。 参与测序工作的墨尔本大学生物学家 Charles Feigin 怀疑,变冷的气候使两个物种的栖息地缩小,从而使其更容易受人类活动影响。 尽管袋狼同犬科动物并不存在特别密切的关联,但两种动物拥有一个生活在约 1.6 亿年前的共同祖先,且两者头部形状极其相似。这表明两个物种可能以类似的方式适应了食肉生活。 为测试这种趋同进化,Feigin 和 Pask 带领的团队辨别出 81 个蛋白编码基因。犬科动物和袋狼均在这些基因上获得了类似的改变,包括一些在头骨发育中起作用的基因。不过,发生改变的基因似乎均未在自然选择的条件下出现进化,因此自然选择导致两个物种拥有共同特征是不可能的。 相反,研究人员提出,并不影响蛋白序列但影响它们如何被表达的 DNA 决定了两个物种均拥有长鼻子和一些其他特征。
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