野生野猪冷适应机制揭示：IGF1R和BRD4罕见变异的正选择驱动

本研究通过全基因组重测序揭示了欧亚野猪(Sus scrofa)从热带向亚北极地区扩张的分子适应机制。研究人员对来自寒冷地区(西伯利亚)和温暖地区(东南亚)的野猪种群进行测序分析，鉴定出IGF1R基因内含子变异(rs341219502)和BRD4基因外显子变异(rs327139795)两个关键正选择位点。CUT&Tag和RNA-seq实验证实，这些变异通过增强子功能改变(获得NFATC3/SPI1/RFX5转录因子结合位点)和磷酸化位点缺失(Ser348Asn)等机制，调控产热、脂肪细胞分化等通路，为理解哺乳动物寒冷适应提供了新见解。

　　

在动物适应性进化研究中，一个引人入胜的科学问题是：起源于热带亚洲的欧亚野猪(Sus scrofa)如何在短短百万年内成功殖民至北纬61°的西伯利亚极寒地带？这种跨越热带到亚北极的快速适应，与家猪仔猪常见的低温死亡现象形成鲜明对比。理解野猪这种"环境适应大师"的分子机制，不仅对进化生物学具有重要意义，更能为家畜抗寒育种提供天然模型。

华中农业大学农业动物遗传育种与繁殖教育部重点实验室的研究人员开展了这项突破性研究。通过对西伯利亚(6样本)和东南亚(5样本)野猪种群的全基因组测序，结合445个公开样本数据，首次系统揭示了野猪寒冷适应的分子机制。研究发现发表在《Genetics Selection Evolution》的这项成果表明，IGF1R和BRD4基因的罕见变异通过正选择在寒冷地区种群中近乎固定，这些变异通过调控产热和脂肪发育通路，塑造了野猪卓越的环境适应性。

研究采用四大关键技术：1)群体基因组学分析(包含48个核心样本和445个扩展样本的全基因组重测序)；2)多方法选择信号扫描(F_st、XP-CLR、ihh12和HKA检验)；3)表观基因组分析(CUT&Tag检测H3K27ac修饰)；4)功能验证(RNA-seq分析脂肪组织和间脑组织表达谱)。样本来源明确标注为越南(20°N)和西伯利亚(51-55°N)的野生种群。

研究结果部分包含以下重要发现：

群体遗传结构分析揭示东西伯利亚野猪与东亚北部种群聚类，而西西伯利亚种群与欧洲野猪关系更近。ADMIXTURE分析(K=4)显示亚洲和欧洲血统的分化，TreeMix检测到从东向西伯利亚的基因流。

功能富集分析发现，305个正选择基因显著富集于产热、脂肪细胞分化调控等通路。其中1号染色体1.3Mb区域(含IGF1R等7个基因)表现出最强的连锁不平衡选择信号。

关键变异鉴定显示，IGF1R内含子变异rs341219502(△dAF_cold-warm=0.896)和BRD4外显子变异rs327139795(△dAF_cold-warm=0.854)在冷热种群间分化最显著。这些变异在近缘物种中完全缺失，在温暖地区种群中罕见(≤2.78%)，却在寒冷地区近乎固定(96.3%)。

功能机制研究表明，rs341219502位于IGF1R增强子区，其衍生等位基因"T"创建了NFATC3、SPI1和RFX5的新结合位点；而rs327139795导致BRD4蛋白第348位丝氨酸变为天冬酰胺，预测会丧失磷酸化位点。

讨论部分强调，这是首次在基因组水平证实野猪寒冷适应的分子基础。IGF1R和BRD4变异可能通过以下途径发挥作用：1)调控棕色脂肪产热；2)促进皮下脂肪积累；3)改变能量代谢效率。这些发现与人类西伯利亚种群(如CPT1A变异)和家牛的抗寒选择基因存在部分趋同进化，暗示哺乳动物寒冷适应存在保守机制。

该研究的创新性体现在：1)发现两个全新适应性变异；2)阐明非编码区变异在环境适应中的作用；3)为家猪抗寒育种提供候选靶点。局限性在于样本量较小，未来可通过单细胞多组学进一步解析细胞类型特异性调控机制。这些发现不仅拓展了对哺乳动物气候适应的认知，也为解决畜牧业中仔猪低温死亡这一重大经济损失问题提供了分子线索。