青藏高原温泉蛇适应极端环境遗传机制破解

2018年08月02日08:30  来源:科技日报
 

为什么牦牛等生物可以在强辐射、缺氧等极端环境中繁衍生息?它们的基因结构有哪些不同?记者1日从中科院成都生物所获悉,我国科学家已首次完成全球海拔分布最高的青藏高原温泉蛇基因组测序,解析了这种变温动物适应高海拔极端环境的遗传机制。

由于极端环境生物的生活环境独特,因此长期的适应性进化使得它们在基因结构组成、酶特性及代谢功能等方面均不同于其它生物。作为我国特有珍稀保护物种,在青藏高原海拔3500米至4400米区域的温泉附近石堆、水边和沼泽草甸中生存的温泉蛇,是世界上分布海拔最高的蛇类之一。

科学家通过对温泉蛇进行全基因测序,在高海拔温泉蛇属3个物种中,发现了27个不同蛋白中的27个共有氨基酸替换,而这项基因突变则大多与免疫、低氧适应应答和DNA修复等功能相关。研究同时发现,与DNA修复相关的FEN1基因的突变型,在紫外照射下具有更强的稳定性,推测这种基因突变有助于温泉蛇属物种在高海拔环境中对紫外线的抵抗。此外,温泉蛇EPAS1基因的突变,减弱了其调节下游基因红细胞生成素表达的能力,进而导致温泉蛇血红蛋白浓度处于较低水平,是温泉蛇适应高海拔低氧条件的重要原因。

“青藏高原是一座研究生物适应高原环境变化机制的自然实验室。从恒温动物和变温动物等方面,综合开展高原极端环境的遗传机制研究,将为人类高原病的预防和治疗提供一定参考。”探究团队牵头人、中国科学院成都生物研究所研究员李家堂说。

目前,其相关研究成果《比较基因组学研究解析变温动物蛇类对高海拔环境的适应》已在国际学术期刊《美国科学院院刊》在线发表。(记者 盛利)

(责编:姜虹羽(实习生)、熊旭)

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