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迄今最大哺乳動物基因組庫為進(jìn)化提供新見解
作者：許悅 來源：中國科學(xué)報 
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當(dāng)21世紀(jì)初，小鼠、人類、大鼠和黑猩猩的完整基因組首次發(fā)表后，遺傳學(xué)家通過比較基因序列為了解哺乳動物進(jìn)化打開了大門。
為什么一些哺乳動物嗅覺特別靈敏？為什么有些哺乳動物要冬眠？為什么一些哺乳動物的大腦發(fā)更大？20年后的今天，由美國麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)等單位的科學(xué)家牽頭的大型國際研究項(xiàng)目——“Zoonomia計(jì)劃”的研究人員收集并比較了240種哺乳動物基因組，并通過研究分析這批迄今最大的哺乳動物基因序列對上述問題有了進(jìn)一步的了解。相關(guān)研究近日以系列文章形式發(fā)表于《科學(xué)》。
美國加利福尼亞大學(xué)舊金山分校數(shù)據(jù)科學(xué)家、“Zoonomia計(jì)劃”成員Katie Pollard指出，上述數(shù)據(jù)不僅突出了不同哺乳動物基因組哪些區(qū)域是相似的，還找到了在數(shù)百萬年尺度上，不同哺乳動物基因序列是何時出現(xiàn)分歧的。
瑞典烏普薩拉大學(xué)遺傳學(xué)家、“Zoonomia計(jì)劃”領(lǐng)導(dǎo)者之一Kerstin Lindblad Toh說，她和同事意識到，要想從統(tǒng)計(jì)學(xué)上了解哺乳動物如何隨著時間的推移而變化，尤其想從單個基因堿基對水平上放大基因變化，至少要統(tǒng)計(jì)200多個基因組。
“Zoonomia計(jì)劃”于20202年首次公開了這240個哺乳動物基因組。從那時起，研究人員一直在尋找它們的相似之處。他們假設(shè)，如果不同哺乳動物基因組的某些片段相似，并且在數(shù)千萬年的時間里保持相似，那么這些片段一定有重要作用。
一個研究團(tuán)隊(duì)估計(jì)，至少10.7%的人類基因組與上述240種哺乳動物的基因組相同。這些“保守”區(qū)域大多是調(diào)節(jié)基因（調(diào)節(jié)其他基因轉(zhuǎn)錄及其最終轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)的方式和時間的基因），其中約有一半的功能以前是未知的。
還有些研究團(tuán)隊(duì)著眼于基因組差異，試圖找到致病基因。
目前，全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）已經(jīng)比較了數(shù)千個人類基因組，以確定與疾病相關(guān)的基因突變。但事實(shí)證明，找到不僅與疾病相關(guān)，而且會導(dǎo)致疾病的精確基因無異于大海撈針。
Lindblad Toh說，觀察這些基因在所有哺乳動物中是如何隨著時間的推移進(jìn)化的，有助于將搜索范圍縮小“一個數(shù)量級”。
此外，研究人員利用“Zoonomia計(jì)劃”數(shù)據(jù)構(gòu)建了一個不同哺乳動物物種何時與其祖先分化的系統(tǒng)發(fā)育樹。該分析支持了這樣一種假設(shè)，即在大約6500萬年前地球被小行星撞擊前，哺乳動物就已經(jīng)開始分化，但毀滅性撞擊后分化速度變快了很多。
Lindblad Toh表示，“Zoonomia計(jì)劃”旨在選擇廣泛的物種進(jìn)行采樣，數(shù)據(jù)集中添加的哺乳動物越多，其功能就越強(qiáng)大。
馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)家、“Zoonomia計(jì)劃”領(lǐng)導(dǎo)者之一Elinor Karlsson指出，目前相關(guān)數(shù)據(jù)均可在項(xiàng)目網(wǎng)站上公開獲取，他們希望更多的人利用數(shù)據(jù)解開更多的問題。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/science.adi1599
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