(資料圖片僅供參考)

中國(guó)青年報(bào)客戶(hù)端訊（中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 張渺）近日，中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所李家堂團(tuán)隊(duì)基于大規(guī)模多組學(xué)技術(shù)與基因編輯等研究手段，全面揭示了蛇類(lèi)起源及特有表型演化的遺傳機(jī)制。6月19日，相關(guān)論文發(fā)表于國(guó)際期刊《細(xì)胞》。

全球蛇類(lèi)約4000種，廣泛分布于除南極洲外的各大洲陸地和海洋，在進(jìn)化歷史上處于脊椎動(dòng)物演化的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，是脊椎動(dòng)物的重要類(lèi)群。蛇類(lèi)演化出了四肢缺失、身體延長(zhǎng)、左右肺不對(duì)稱(chēng)發(fā)育等特殊表型，揭示這些特殊表型的遺傳機(jī)制對(duì)理解脊椎動(dòng)物演化歷史具有重要意義。

據(jù)悉，本研究選取了全球極具代表性的不同支系的蛇類(lèi)，結(jié)合多組學(xué)及基因編輯等多學(xué)科交叉研究手段，系統(tǒng)闡釋了蛇類(lèi)的起源與特殊表型演化的遺傳機(jī)制?；谌旧w水平蛇類(lèi)基因組數(shù)據(jù)集構(gòu)建了迄今最有力的蛇類(lèi)系統(tǒng)發(fā)育框架，推斷蛇類(lèi)起源于約1.18億年前早白堊紀(jì)，支持了蛇類(lèi)是由蜥蜴演化而來(lái)的假說(shuō)。

基于譜系基因組與基因編輯等研究發(fā)現(xiàn)，蛇類(lèi)PTCH1蛋白特異性缺失的三個(gè)氨基酸殘基可能是其四肢缺失的重要遺傳機(jī)制之一。大量編碼及非編碼調(diào)控元件的快速演化驅(qū)動(dòng)了蛇類(lèi)身體的延長(zhǎng)。為適應(yīng)身體延長(zhǎng)，蛇類(lèi)的內(nèi)臟器官發(fā)生了不對(duì)稱(chēng)發(fā)育，如其左肺大多趨近于退化，而右肺則較為發(fā)達(dá)。蛇類(lèi)丟失了控制器官對(duì)稱(chēng)發(fā)育的DNAH11和FXJ1B基因，是其左、右肺不對(duì)稱(chēng)發(fā)育的重要遺傳因素。

此外，研究還探討了紅外感應(yīng)蛇類(lèi)和穴居的盲蛇類(lèi)物種特殊表型的演化遺傳機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)與熱響應(yīng)相關(guān)的PMP22基因和與三叉神經(jīng)發(fā)育相關(guān)的NFIB基因的非編碼調(diào)控元件的趨同演化是部分蛇類(lèi)感知紅外光譜的重要遺傳驅(qū)動(dòng)力。而盲蛇類(lèi)物種則通過(guò)RPGRIP1等基因的丟失及CHIA等基因的快速演化以適應(yīng)穴居生活，并形成專(zhuān)食螞蟻及螞蟻卵的食性。

本研究開(kāi)創(chuàng)了爬行動(dòng)物大規(guī)模組學(xué)研究的先河，對(duì)理解脊椎動(dòng)物演化歷史具有重要意義，將推動(dòng)動(dòng)物演化生物學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。

李家堂團(tuán)隊(duì)未來(lái)將聚焦開(kāi)發(fā)玉米蛇為模式動(dòng)物并開(kāi)展演化發(fā)育生物學(xué)研究。同時(shí)，圍繞蛇毒等重要遺傳資源的挖掘和運(yùn)用，為抗蛇毒血清及蛇毒衍生藥物的研發(fā)提供科學(xué)支撐。（視頻來(lái)源：中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所）