国际团队完成蜈蚣基因组测序

　　

生物通报道：目前，来自以色列、英国、美国、德国、西班牙、阿根廷、希腊、爱尔兰、瑞士、新西兰和中国香港等12个国家的100多位科学家组成的一个国际科学小组，首次完成了多足类动物——蜈蚣（Strigamia maritima，有毒蜈蚣家族成员）的基因组测序，并发现了关于“它们的生物学进化、独特的视力缺失和昼夜节律”的新线索。他们将研究结果发表在2014年11月25日的《PLOS Biology》杂志。

本文通讯作者、贝勒医学院人类基因组测序中心助理教授Stephen Richards博士称：“这是对第一个多足类动物和四种节肢动物中的最后一种进行的基因组测序。节肢动物对于科学研究来说特别有趣，因为当它们以许多方式适应地球环境时，它们比其他动物群分化出更多的物种。与以前已完成的其他节肢动物基因组相比，多足类动物的基因组为我们研究这些物种的进化改变，提供了一个重要的视角。”

以色列希伯来大学的Ariel Chipman博士、英国圣安德鲁大学的David Ferrier博士和剑桥大学的Michael Akam博士，与Richards都是这项合作的关键成员。

希伯来大学副教授Chipman称：“节肢动物已经存在超过5亿年，不同组群之间的关系和物种的早期进化，却还没有得到很好的了解。我们有很好的昆虫样本，但是，这是第一次完成蜈蚣——更简单的一种节肢动物（仅仅根据横剖面图、没有翅膀、简单重复分段等）——的基因组测序。这是一个较为保守的基因组，不一定古老或原始，但是较其它组群保留了更多的古老特征。”

Richards说：“从化石证据来看，我们知道，多足类是入侵陆地（从海洋）的三大独立节肢动物之一，此外是昆虫和蜘蛛。所以它们必须找到一种方式来闻到空气中的化学品气味，而不是水中的气味。该研究小组确定了味觉受体的大量基因扩张，这些味觉受体疑似发挥了嗅觉（气味）器官在昆虫中发挥的嗅觉作用。这是平行演化的一个很好的例子，平行演化意指两个或多个相关但不同种系的生物，因生活在相似环境而发育了相似的形状。”

一个有趣的发现是，这个特别的蜈蚣组群，在至少2亿年前就失去了眼睛。在基因组中没有发现仅与视觉相关的基因，有趣的是，生物钟相关基因也丢失了。生物钟可调节睡眠，造成时差，也依赖光输入与昼夜同步。

Chipman说：“这告诉我们，进化如何运作，事物如何变化，一些事物如何被保存，而则其他丢失。总的来说，这只是让我们更好地了解生物以及经过长时间是如何它运作的。”

共同作者、剑桥大学动物学带头人Akam说：“蜈蚣生活在地下，没有眼睛，所以许多光受体基因缺失是不奇怪的，但是它们表现得好像它们藏身于光。它们肯定具有一些可替代的方法来检测何时暴露。”

“也很奇怪的是，这家伙似乎没有生物钟——或者生物钟不起作用，它必须使用一种与其他动物非常不同的系统。”

Akam说，蜈蚣的基因组序列不仅仅是科学兴趣。他解释道：“它的一些基因可以直接使用。所有的蜈蚣会向它们的猎物注入毒液来麻痹它们。毒液的成分往往可以制造强效药，而蜈蚣基因组可以帮助研究人员找到这些毒素基因。”

（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
The First Myriapod Genome Sequence Reveals Conservative Arthropod Gene Content and Genome Organisation in the Centipede Strigamia maritima
Abstract: Myriapods (e.g., centipedes and millipedes) display a simple homonomous body plan relative to other arthropods. All members of the class are terrestrial, but they attained terrestriality independently of insects. Myriapoda is the only arthropod class not represented by a sequenced genome. We present an analysis of the genome of the centipede Strigamia maritima. It retains a compact genome that has undergone less gene loss and shuffling than previously sequenced arthropods, and many orthologues of genes conserved from the bilaterian ancestor that have been lost in insects. Our analysis locates many genes in conserved macro-synteny contexts, and many small-scale examples of gene clustering. We describe several examples where S. maritima shows different solutions from insects to similar problems. The insect olfactory receptor gene family is absent from S. maritima, and olfaction in air is likely effected by expansion of other receptor gene families. For some genes S. maritima has evolved paralogues to generate coding sequence diversity, where insects use alternate splicing. This is most striking for the Dscam gene, which in Drosophila generates more than 100,000 alternate splice forms, but in S. maritima is encoded by over 100 paralogues. We see an intriguing linkage between the absence of any known photosensory proteins in a blind organism and the additional absence of canonical circadian clock genes. The phylogenetic position of myriapods allows us to identify where in arthropod phylogeny several particular molecular mechanisms and traits emerged. For example, we conclude that juvenile hormone signalling evolved with the emergence of the exoskeleton in the arthropods and that RR-1 containing cuticle proteins evolved in the lineage leading to Mandibulata. We also identify when various gene expansions and losses occurred. The genome of S. maritima offers us a unique glimpse into the ancestral arthropod genome, while also displaying many adaptations to its specific life history.