北京洞栖蜘蛛(Pimoa clavata)染色体水平基因组揭示气候驱动的洞穴适应机制

本研究为解决气候变迁驱动物种地下适应机制的关键科学问题，由中国学者团队完成了首个洞栖性蜘蛛Pimoa clavata染色体水平基因组组装（1.94Gb，29条染色体）。通过整合PacBio HiFi和Hi-C技术，揭示了该物种转座子介导的基因组重塑特征（重复序列占66.45%，LTR逆转录转座子显著富集），为理解洞穴生物感官退化、代谢重编程等适应性进化提供了分子基础，对气候敏感物种保护具有重要指导意义。

　　

地质历史上的气候剧变犹如一把进化筛子，将无法适应环境骤变的物种无情淘汰，而洞穴则成为它们的"诺亚方舟"。在北京市郊海拔592米的山洞中，生活着一类对温度极度敏感的蜘蛛——Pimoa clavata，它们属于古老的Pimoidae科，其祖先可能在中新世气候转型期（42-33百万年前）被迫遁入地下。这类"洞穴爱好者"（troglophiles）处于地表与地下生态系统的交界带，其基因组中可能隐藏着生物应对气候危机的关键密码。然而，由于缺乏高质量的基因组资源，科学家们一直难以破解这些"活化石"的生存奥秘。

中国科学院动物研究所的研究人员联合多个团队，首次完成了Pimoa clavata染色体水平基因组的破译工作。这项发表在《Scientific Data》的研究，通过PacBio HiFi长读长测序（产出33.0Gb数据）和Hi-C染色质构象捕获技术（21.04Gb数据），构建了1.94Gb的基因组框架，其中95.8%序列成功锚定到29条染色体上。研究采用多组学整合策略，包括k-mer分析预估基因组大小（1.67-1.85Gb）、RepeatModeler鉴定重复元件、以及基于转录组数据的基因注释管道。

基因组特征

k-mer分析显示该基因组具有典型双峰分布特征。最终组装的基因组大小略大于预估（1.94Gb vs 1.85Gb），可能源于高重复序列含量。

染色体架构

环形图展示该基因组GC含量稳定在31.73%，重复元件呈不均匀分布。特别值得注意的是，LTR逆转录转座子占比高达14.56%，显著高于其他蛛形纲物种，暗示转座子爆发可能在洞穴适应中发挥特殊作用。

进化启示

研究团队通过比较基因组学分析发现，P.clavata与地表蜘蛛（如Ectatosticta davidi、Parasteatoda tepidariorum）保持高度染色体共线性，但特定基因家族出现扩张或收缩。BUSCO评估显示96.4%的保守节肢动物基因被完整保留，证明组装质量可靠。

这项研究不仅填补了Pimoidae科基因组资源的空白，更揭示了气候驱动栖息地转变的分子印记。转座子的异常活跃可能通过重塑调控网络，帮助物种快速适应洞穴环境的永恒黑暗与营养匮乏。该基因组将成为研究生物极端环境适应的"金标准"，为保护气候脆弱性物种提供科学依据。正如研究者所言："这些洞穴蜘蛛是气候变化的地质档案，而我们现在终于拥有了打开这份档案的钥匙。"