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。

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。”