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蝙蝠超能力的遗传基础揭示

蝙蝠超能力的遗传基础揭示


前六个参考质量的蝙蝠基因组已发布并进行了分析。

2020年7月22日

遗传学

编码蝙蝠独特的适应能力和超能力的原始遗传材料,例如飞行能力,使用声音在完全黑暗的环境中毫不费力地移动,生存和忍受致命疾病,抵抗衰老和癌症的能力,这是第一次。充分揭示。


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 苍白的矛鼻蝙蝠(Phyllostomus变色)。©布罗克&谢里·芬顿


Bat1KBat1K.com)是一家致力于对1421种活蝙蝠物种中的每一种进行基因组测序的全球科学家联盟,已发现并分析了六种高度精确的蝙蝠基因组,它们的完整性是迄今为止公布的任何蝙蝠基因组的十倍,以发现蝙蝠的独特的特征。

“有了这些精致的蝙蝠基因组,我们现在可以更好地了解蝙蝠如何耐受病毒,延缓衰老以及进化出飞行和回声定位。这些基因组是鉴定蝙蝠进化出的遗传解决方案所需的工具,这些遗传解决方案最终可用于缓解人类衰老和疾病。”都柏林大学学院的Emma Teeling,Bat1K联合创始人兼资深作者。

为了产生这些精美的蝙蝠基因组,研究小组使用了德累斯顿共享技术资源DRESDEN-concept Genome Center的最新技术对蝙蝠的DNA进行测序,并产生了新方法将这些片段组装成正确的顺序并鉴定出基因存在。

“使用最新的DNA测序技术和新的计算方法处理此类数据,我们在染色体水平重建中拥有每个蝙蝠基因组的96%到99%的质量,这是前所未有的质量,例如,这是十多年来的最新人类基因组参考大量的“整理”工作。因此,这些蝙蝠基因组为蝙蝠的引人入胜的能力和生理特性的实验和进化研究提供了极好的基础。”马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所所长,德国德累斯顿系统生物学中心主任尤金·迈尔斯(Eugene Myers)高级作者。

与其他哺乳动物的关系

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大老鼠耳蝠(Myotis myotis©奥利维尔·法西(Olivier Farcy)


研究小组将这些蝙蝠的基因组与其他42种哺乳动物进行了比较,以解决蝙蝠在哺乳动物生命树中的位置尚未解决的问题。利用新颖的系统发育方法和全面的分子数据集,研究小组发现,与蝙蝠最紧密相关的支持是一个名为Ferreuungulata的群体,该群体由食肉动物(包括狗,猫和海豹等物种),穿山甲,鲸鱼和有蹄类动物组成(有蹄类的哺乳动物)。

为了发现有助于蝙蝠独特适应的基因组变化,研究小组系统地搜索了蝙蝠与其他哺乳动物之间的基因差异,确定了在蝙蝠中进化不同的基因组区域以及可能导致蝙蝠遗传的基因的丢失和获得。独特的特征。

“我们的基因组扫描显示,听觉基因的变化可能有助于回声定位,蝙蝠用它在完全黑暗的环境中狩猎和导航。此外,我们发现了抗病毒基因的扩展,免疫基因的独特选择以及与蝙蝠炎症相关的基因的丢失。这些变化可能有助于蝙蝠的超强免疫力,并表明它们对冠状病毒的耐受性。” Michael Hiller,马克斯·普朗克研究小组负责人,德累斯顿马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所,马克斯·普朗克复杂系统物理研究所和系统生物学中心,德累斯顿,高级作者。

耐病毒

研究小组还发现了证据,证明蝙蝠对病毒的耐受能力反映在它们的基因组中。精致的基因组揭示了“僵化病毒”,这是过去病毒感染后仍然存在的证据,并且表明蝙蝠基因组比其他物种具有更高的多样性,从而提供了对病毒感染的历史耐受性的基因组记录。

考虑到蝙蝠基因组的质量,研究小组唯一地确定并实验验证了可能控制蝙蝠关键进化创新的几个非编码调控区。

“拥有如此完整的基因组使我们能够鉴定出控制蝙蝠特有的基因表达的调控区。重要的是,我们能够在实验室中验证独特的蝙蝠microRNA,以显示其对基因调控的影响。将来,我们可以使用这些基因组来了解调控区域和表观基因组学如何促进蝙蝠的非凡适应。” 马克斯·普朗克心理语言学研究所蝙蝠1K联合创办人Sonja Vernes,奈梅亨,高级作者。

这仅仅是一个开始。其余约1400种活的蝙蝠物种在生态,寿命,感官知觉和免疫学方面表现出令人难以置信的多样性,关于这些引人注目的特征的基因组基础仍然存在许多疑问。随着越来越多的蝙蝠基因组被测序,Bat1K将回答这些问题,从而进一步揭示蝙蝠稀有和超能力的遗传基础。


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来源:MPG  


 


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