基因组研究揭示 鸟类特异性保守序列

鸟类区别于其他物种类群的特征如何在演化过程中形成？6日，国家基因库生物多样性基因组学团队、华大基因、日本东北大学、东京大学、昆明动物研究所等单位的科学家们共同揭开谜底——特异性保守序列对鸟类特有性状的宏观演化起到重要作用。此项关于鸟类基因组特异性保守序列（avian-specific highly conserved elements, ASHCEs）的研究成果在Nature Communications上发表。

比如鸟喙、中空质轻的骨头、羽毛、飞行能力等，这些鸟类的特征如何在演化过程中形成，是演化生物学里最基础的问题之一。研究者首先猜测鸟类的特异性表型可能与其基因组特异性的保守DNA序列有关，研究团队通过比较48个已知鸟类物种的基因组和9个其他类群脊椎动物基因组（涵盖哺乳类、爬行类、两栖类和鱼类），发现大概1%的鸟类基因组区域属于鸟类基因组特异性保守序列（ASHCEs），而超过99%的ASHCEs都落在非编码区。研究团队为深入研究ASHCEs在鸟类发育中的调控功能，用原位杂交技术检测100个ASHCE关联基因在胚胎发育中的表达模式。研究者认为，SIM1基因以及其关联的ASHCE对鸟类飞羽的形成有着重要的作用。而这个鸟类特有性状正是因为鸟类祖先在与其他恐龙分化后，SIM1基因附近获得一个关联ASHCE元件，促使了鸟类飞羽的表达，也使得鸟类获得飞翔的功能。

鸟纲基因组计划(B10K)负责人及本项研究的通讯作者张国捷研究员介绍说，鸟类采取了与其他物种不同的方式来实现其生物特征的演化，即不需要借助新基因的产生，而是改变其中的非编码序列来实现对基因功能的特异性调控。为适应飞行，鸟类面临着强大的选择压力因而只保留了很小的基因组，所以在演化过程中很少产生新的基因。但通过对少数的非编码元件的修改也使得鸟类获得了许多其他物种所没有的特异性状。