Science：华大参与三种鳄鱼基因组测序

最近，德克萨斯理工大学的生物学家带领一个50多名科学家的研究小组，测定了三种鳄鱼——美洲鳄、咸水鳄和印度鳄的基因组序列。这项研究主要由美国国家科学基金会资助，于12月12日发表在国际权威杂志《Science》。

　　

生物通报道：最近，德克萨斯理工大学的生物学家带领一个50多名科学家的研究小组，测定了三种鳄鱼——美洲鳄、咸水鳄和印度鳄的基因组序列。

生物学副教授David Ray指出，通过测定这些基因组序列，科学家们可以更好地了解鸟类的进化，它们是这类食肉动物的最近亲缘种。该研究小组完成了这三种鳄鱼的基因组，可以说真正完成了鳄鱼基因组的“全家福”。这项研究主要由美国国家科学基金会资助，于12月12日发表在国际权威杂志《Science》。

Ray说：“这项研究的一个主要发现是，与鸟类相比，鳄鱼基因组变化很缓慢。我们把鸟类、鳄鱼与乌龟进行比较，乌龟是包括鸟类、鳄鱼的这个群组的最近亲缘种。我们发现，它们也进化的很缓慢。对此最好的解释是，所有这三个物种的共同祖先是一个”缓慢的进化者“，反过来这又表明，在鸟类中，快速进化是独立演变的事情。”

从2009年开始，研究人员尝试仅测定1%的鳄鱼DNA序列。然而，不久之后，每测定一百万个碱基的价格从1000美元下跌至1美元。Ray说：“在最初方案中，我们建议测定三种鳄鱼的大约240万个碱基序列。后来我们获得了资助，显然我们能轻松地将这个数字扩大一千倍，我们可以支付整个基因组30亿个碱基的序列测定。”

Ray说，当生物学家们研究一组生物时，他们会寻找使这个组群与众不同的东西，以及一个生物群组所有成员共有而其他群组却没有的东西。最好的方法就是检测它们的最近亲缘种。

他这样说道：“从学术上讲，鸟类是恐龙的最近亲缘种。我们可以只研究它们的化石，当与现存的生物进行对比时，这只能提供有限的生物学信息。我们深入了解行为、结构的差异，它们不会变成化石，并且在我们这个例子中，还研究了基因组的构成。”

Ray说，他们惊讶地发现，所测定的短吻鳄在遗传上是那么一致。最初，研究小组猜测，20世纪大部分时间的严重狩猎可能是罪魁祸首。

他说：“因为短吻鳄经历了严重的种群下降，我们首先想到的可能是发生了什么事。然而，我们在三种鳄鱼中看到了相同的模式，三种鳄鱼都经受了相同遗传瓶颈的可能性很小。我们反而建议，改变只是缓慢地发生在鳄鱼中。换句话说，并不是过度狩猎引起了遗传差异降低。相反，鳄鱼的变异数量很低，因为这些基因组中的变化仅仅是缓慢发生的。”

美洲鳄、咸水鳄和印度鳄在整个基因组中大约93%的DNA是相同的。相比之下，人类和猕猴共有93%的DNA。他说：“但不同的是，人类和猕猴大约在2300万年前拥有共同的祖先，而短吻鳄和鳄鱼在更遥远的过去——大约9000万年前，共有一个相同的祖先。这意味着，灵长类动物中事情变化的速度是鳄鱼的大约四倍。”

加州大学圣克鲁兹分校生物分子工程助理教授Ed Green，一直从事于几种哺乳动物的基因组，包括尼安德特人。他说，他没有想到在这些爬行动物中看到这样缓慢的遗传变化。

Green说：“鳄鱼基因组真的很有趣，因为它们随时间的变化似乎很小。从哺乳动物基因组的熟悉者角度来看，爬行动物是陌生的，因为它们是静态的。短吻鳄和鳄鱼都特别静态。”

“像大多数基因组计划一样，装配和注释仅仅是个开始。在鳄鱼目中有一些迷人的生物学现象，如依赖于温度的性别决定。雄性和雌性鳄鱼在遗传上是相同的，我们想知道背后的作用机制。我们现在可以开始仔细研究鳄鱼和鸟类两者共同祖先的基因组。关于称为祖龙的这些动物的生物学，我们并不十分清楚。但是我们有望通过它的存活后裔（鳄鱼和鸟类）基因组重建它的基因组，了解关于它们的更多信息。”

（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
Abstract：To provide context for the diversification of archosaurs—the group that includes crocodilians, dinosaurs, and birds—we generated draft genomes of three crocodilians: Alligator mississippiensis (the American alligator), Crocodylus porosus (the saltwater crocodile), and Gavialis gangeticus (the Indian gharial). We observed an exceptionally slow rate of genome evolution within crocodilians at all levels, including nucleotide substitutions, indels, transposable element content and movement, gene family evolution, and chromosomal synteny. When placed within the context of related taxa including birds and turtles, this suggests that the common ancestor of all of these taxa also exhibited slow genome evolution and that the comparatively rapid evolution is derived in birds. The data also provided the opportunity to analyze heterozygosity in crocodilians, which indicates a likely reduction in population size for all three taxa through the Pleistocene. Finally, these data combined with newly published bird genomes allowed us to reconstruct the partial genome of the common ancestor of archosaurs, thereby providing a tool to investigate the genetic starting material of crocodilians, birds, and dinosaurs.