生遗传物质编码蝙蝠的独特的适应了

第一次原始编码遗传物质对蝙蝠的独特的适应性和超级大国——如飞的能力,利用声音毫不费力地在完全黑暗,生存和容忍致命疾病,抵抗衰老和癌症,已经充分披露和发表在自然。

全球科学家致力于财团Bat1K测序的基因组1421生活的蝙蝠种类,每一个生成和分析六10倍的高度准确的蝙蝠基因组比蝙蝠更完整的基因组发表迄今为止,为了开始发现蝙蝠的独特特征。

“鉴于这些精致的蝙蝠基因组,我们现在可以更好地了解蝙蝠容忍病毒、减缓衰老和已经进化出飞行和回声定位,”Teeling艾玛说都柏林大学,与主任Bat1K和这篇论文的主要作者。“这些基因组进化所需的工具来识别基因解决方案在蝙蝠,最终可能被用来缓解人类衰老和疾病。”

作为联盟的一部分,两位研究者在德州理工大学生物科学系的副教授大卫·a·雷和凯文•沙利文博士候选人基因组分析中发挥了关键作用。

“我们实验室的任务是分析每个基因组的部分转位因子的组成,部分基因组可以移动和潜在的破坏或改变功能,”雷说。“我们发现,与大多数其他团体的哺乳动物,蝙蝠极其多样化的转座因子的曲目。这表明他们的基因组可能改变和适应新环境的能力超越典型的哺乳动物能做什么。这也许可以解释他们的容忍能力增加似乎什么病毒和活得更长,更健康的生活比预计将给他们的大小。”

雷解释说,一个完全组装基因组将具有相同数量的金币有物种的染色体。例如,人类有23对染色体,所以一个很好的装配将包括23个组装的DNA片段。相反,坏的基因组装配有成千上万的碎片,这意味着组装非常分散。因为这些蝙蝠基因组部分很少,研究人员称他们为“精致”的基因组。

生成这些精致的蝙蝠基因组,Bat1K DRESDEN-concept基因组中心的团队使用最新的技术,共享技术资源在德累斯顿,德国,蝙蝠的DNA序列,生成的新方法将这些部分组装成正确的顺序和识别基因。

“使用最新的DNA测序技术和新的计算方法等数据,我们有96 - 99%的蝙蝠在chromosome-level重建基因组——前所未有的质量类似,例如,当前人类基因组参考,这是十多年来的结果集中“完成”的努力,”资深作家尤金·迈尔斯说,主任马克斯普朗克研究所的分子细胞生物学和遗传学,和系统生物学中心德累斯顿。“因此,这些蝙蝠基因组提供一个极好的基础实验与进化研究蝙蝠的奇妙能力和生理属性。”

团队相比,这些蝙蝠对42其他哺乳动物基因组解决未解决的问题的蝙蝠是位于哺乳动物的生命之树。使用新颖的系统方法和综合分子数据集,研究小组发现蝙蝠的最强的支持是最密切相关的一组称为Ferreungulata,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(臌胀哺乳动物)。

发现基因组变化导致独特的适应中发现蝙蝠,团队系统寻找蝙蝠和其他哺乳动物之间的基因差异,识别区域的基因组进化出了不同的蝙蝠和得失的基因可能驾驶蝙蝠的独特的特征。

“我们的基因组扫描显示听力基因的变化,可能导致回声定位,蝙蝠用亨特和导航在完全黑暗,”资深作者迈克尔·希勒说,马克斯普朗克研究所的研究小组领导人分子细胞生物学和遗传学、复杂系统的马克斯·普朗克物理研究所和系统生物学中心。

“此外,我们发现抗病毒基因的扩张,独特的免疫基因选择,和损失的基因参与炎症蝙蝠。这些变化可能导致蝙蝠的特殊免疫和指向他们的宽容的冠状病毒。”

该小组还发现证据表明,蝙蝠的容忍能力病毒的基因组中反映。精美的基因组显示“化石病毒”,活过病毒感染的证据,并表明,蝙蝠基因组包含多样性高于其他物种提供基因组历史宽容病毒感染的记录。

鉴于蝙蝠基因组的质量,团队唯一标识和实验验证一些非编码调控区域,可能管理蝙蝠进化创新的关键。

“拥有这样完整基因组允许我们识别监管区域控制基因表达特有的蝙蝠,”说索尼娅资深作者凡尔纳的马克斯普朗克心理和蝙蝠与主任1 k。“重要的是,我们能够验证独特的蝙蝠在实验室小分子核糖核酸基因调控的后果。在未来我们可以使用这些基因组了解监管区域和基因学的非凡的适应我们看到蝙蝠。”

这只是一个开始。剩下的大约1400生活蝙蝠物种表现出令人难以置信的多样性生态、长寿,感官知觉和免疫学,仍有很多疑问关于这些壮观的的基因基础功能。Bat1K将回答这些问题随着越来越多精致的蝙蝠基因组测序,进一步发现蝙蝠的罕见的遗传基础和精彩的超级大国。

参考

杰布等。(2020)。六reference-quality基因组揭示蝙蝠的进化适应。自然。DOI:https://doi.org/10.1038/s41586 - 020 - 2486 - 3

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