首个现代蛙类基因组破译 冷血比恒温动物进化慢

    中科院昆明动物研究所张亚平院士以及车静研究员课题组与华大基因国家基因库等单位合作，近期成功破译了首个“现代蛙类”——高山倭蛙的基因组。

    高山倭蛙属于两栖动物。目前已知两栖动物包括7000多个物种，在研究脊椎动物的进化模式及其背后的分子机制中处于关键位置。但在两栖动物生物类群中，目前仅有热带爪蟾的基因组被测定。爪蟾属于“古老蛙类”的一种，而目前95%以上的蛙类属于“现代蛙类”。测定“现代蛙类”基因组因此具有重要意义。

    高山倭蛙系青藏高原的土著物种，同时也是青藏高原上的绝对优势种，因此，该基因组的破译同时也为研究两栖类物种的高原适应奠定了基础。研究人员通过比较高山倭蛙和热带爪蟾二者的基因组，发现前者拥有更大的基因组，且这种基因组大小上的差异主要归因于两者基因组中转座元件的含量不同。进一步的研究发现，高山倭蛙的转座元件主要以长末端（LTR）重复序列为主，而爪蟾则是以DNA转座子为主。相对于爪蟾，高山倭蛙中的LTR具有更高的保守性。然而，LTR在高山倭蛙中出现的时间要显著早于爪蟾，说明LTR在高山倭蛙中可能经历了更强的选择压力，提示其可能具有某种潜在的生物学功能。

    研究人员还估算出高山倭蛙和热带爪蟾的分歧时间大概在266百万年前。尽管两者分歧时间很久，但是两物种染色体间的重排特别少，说明蛙类基因组可能具有相对较慢的进化速率。这一猜想在染色体内部重排速率、基因区及全基因组的替换速率等多个层面都得到证实，即两栖动物，甚至整个冷血动物，具有比恒温动物更低的进化速率。

    此外，高山倭蛙基因组的破译，使我们进一步确认了更多的人类、鸟类、甚至蛙类基因组中的染色体断裂和融合区域。

    这一研究工作得到了中国科学院先导专项、国家自然科学基金等的支持。研究结果近期发表在著名刊物《美国科学院院报》上。