News Release

“反刍动物基因组计划”为农业、保护和生物医药提供了宝贵的线索

Peer-Reviewed Publication

American Association for the Advancement of Science (AAAS)

本期杂志中有3篇《报告》和一篇《视角》文章介绍了“反刍动物基因组计划”(RGP)的初步结果,它为反刍动物的基因组学、演化和适应提供了前所未有的观察;反刍动物是一群高度成功且多元的哺乳动物;它们对农业、保护和生物医药都具重要性。反刍动物包括许多知名的驯养的和野生分类群,如牛、山羊、驯鹿和长颈鹿等;它们见于地球上的大部分地方,其中包括黑暗且寒冷的北极冻原。尽管存在这一多样性,超过200种的现存的反刍动物都共有一种独特的多腔室胃——即因其草食性食物和需消化艰韧植物材料而特化的胃。它们中有些还会长出硬角、茸角或其它类型的头部触角。然而,这些反刍动物的演化起源和多样化以及造成其独特性状的遗传学仍然相对未知。为了更好地解析反刍动物的遗传学,Lei Chen和同事组装了44种反刍动物的基因组,它们包含所有6个反刍类家族—这一数据集包含了超过40万亿个碱基对。Chen等人接着用这些及其它反刍动物的基因组来创建一个该群组动物的用时间校准的系统进化树,它能解析许多反刍动物属的演化史。有趣的是,这些结果揭示,在近10万年前,反刍动物种群发生大幅衰减。据作者披露,这些种群数的减少与人类向非洲之外迁徙的时间相符,它们或佐证了早期人类对各种物种的影响。在另一篇《报告》中,Yu Wang和同事对反刍动物头部触角的基础遗传学和演化进行了检查。反刍动物是仅存的拥有骨性头部触角的哺乳动物群,尽管这些触角具有相同的组成及处于颅骨的部位,但它们的形成与功能在数个反刍族类中是不同的。像那些由鹿所生长的茸角能快速生长(每天会生长多达2.5厘米),再生生物学对其特别有兴趣。通过将来自长有头部触角的反刍动物家族的221个转录物组及趋同性缺失的头部触角的2个世系的基因组与RGP所提供的基因组背景进行比较,Wang等人发现,牛科动物的角与鹿科动物的茸角共有类似的遗传学和细胞学根源。然而,最突出的发现是,茸角组织的再生性能是通过对癌症相关性信号通路的独特利用和肿瘤抑制基因的高度表达而成为可能的。据作者披露,这些结果对能让组织再生但又不会生长癌症的基因及调控序列提供了关键性的线索。驯鹿具有种种生物学的适应性变化,后者能让其在北极环境中兴旺生长,并能在极端寒冷、食物极为有限且光照和黑暗时间延长的苛刻条件下存活。更重要的是,驯鹿是仅有的完全驯化的鹿科物种。然而,这些独特性状的潜在基因学基础仍然基本未知。Lin等人在此仔细评估了该类动物的基因组并发现,在驯鹿中的与昼夜节律失常、维生素D代谢、温顺性及雌性茸角生长相关的数个基因或发生独特的突变及/或处于正向选择之下。作者提出,尽管这些结果为驯鹿在北极的适应与驯化提供了基因学基础,但它们还可能提供了与人类健康相关的线索。例如,新发现的与昼夜节律失常相关的基因或能对季节性情感障碍、失眠和抑郁提供信息。最后,Dai Fei Elmer Ker 和 Yunzhi Peter Yang在一篇《视角》文章中对这3篇RGP报告中的发现进行了审查,讨论了它们对未来生物医学研究的潜在意义。

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