在一項新的研究中，來自中國科學院等研究機構的研究人員對14種蛇進行了染色體水平的組裝，為研究蛇類的進化構建了一種高分辨率的參考基因組。他們詳細介紹了利用他們的測序數據取得的一系列廣泛的發現。相關研究結果于2023年6月19日在線發表在Cell期刊上，論文標題為“Large-scale snake genome analyses provide insights into vertebrate development”。

(相關資料圖)

利用PacBio公司和牛津納米孔技術（Oxford Nanopore Technology）公司的測序儀的長讀能力，這些作者能夠為來自12個不同科的14種蛇構建一份完整的基因組草圖。他們隨后使用了華大基因（BGI）公司和Illumina平臺的測序儀，獲得了更短的更高質量的讀取長度。他們隨后使用Hi-C讀取數據在染色體水平上對這些讀取片段進行組裝。

這些作者隨后將他們收集的數據與之前測序的蛇、蜥蜴、烏龜、鱷魚、鳥和小鼠的基因組一起進行了分析。從多種性狀相關基因的丟失、添加和保留中構建了蛇的進化圖譜。

根據分析估計的分歧時間表明，蛇起源于大約1.18億年前的白堊紀早期，在6500萬年前的大滅絕事件后經歷了快速的多樣化。

無腿長身的標志性性狀與所有新測序的蛇基因組中觀察到的蛇特異性基因缺失是一致的。蛇類較長的身體也影響了諸如肺部之類的內部器官的形狀。左肺通常是沒有的，殘留的，或存在，但比右肺小。一個在左右對稱性產生中起重要作用的編碼動力蛋白（dynein）的基因在蛇中缺失，13個與肺部發育有關的基因有序列插入，這可能改變它們調節肺部發育的方式。

圖片來自Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.05.030。

蛇類視覺系統的變化見于幾個丟失的感光細胞相關的編碼基因。15個感光細胞相關基因的表達在蛇的眼睛里明顯上調。這些作者認為，早期蛇類在回到光線充足的地表棲息地之前，經歷了一個漫長的低光穴居期。在這種情況下，蛇眼的結構和功能會通過上調已保留下來的基因來重新適應地表的光線。

蛇類的三個品系---蝮蛇（pit vipers）、蟒蛇（pythons）和王蛇（boas）---都擁有專門的對溫度敏感的紅外感應器官和三叉神經。他們的分析顯示，在對熱有細胞反應的活性基因周圍，非編碼基因存在趨同的重新利用。

對調節聽覺的基因的觀察表明基因缺失與蛇類缺乏聽覺范圍和一些聲音感知有關。同時，額外的基因調節因子的進化可能與內耳特化和低頻聽力有關。聽力的這種轉變也常見于穴居動物，進一步表明它們以前有地下的祖先。

除了對蛇類進化和多樣化的新見解外，這些高質量的數據收集已公開，無疑將成為未來爬行動物生物學研究的一個可靠的參考基因組來源。（生物谷 Bioon.com）

參考資料：

1. Changjun Peng et al. Large-scale snake genome analyses provide insights into vertebrate development. Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.05.030.

2. Snake genome reveals burrowing past and re-adaptation to surface lifehttps://phys.org/news/2023-06-snake-genome-reveals-burrowing-re-adaptation.html

關鍵詞：