武汉大学、中科院Nature子刊绘制东亚钳蝎基因组图谱

来自武汉大学、中国科学院上海生命科学研究院的研究人员，对东亚钳蝎（Mesobuthusmartensii）进行了基因组测序，由此揭示了一种独特的节肢动物适应模式。这一研究成果在线发表在10月15日的《自然通讯》（NatureCommunications）杂志上。

武汉大学的李文鑫(WenxinLi)，中科院上海生命科学研究院的李亦学(YixueLi)研究员以及李轩(XuanLi)研究员是这篇论文的共同通讯作者。

节肢动物门（Arthropoda）是动物界最大的一门，通称节肢动物，其出现在寒武纪，在过去的500多万年里放射状地进化出了百多万种不同形状的物种，其中包括人们熟知的虾、蟹、蜘蛛、蚊、蝇、蜈蚣以及已灭绝的三叶虫等。节肢动物包括螯肢动物和有颚亚门两个谱系，生活环境极其广泛，无论是海水、淡水、土壤、空中都有它们的踪迹。有些种类还寄生在其他动物的体内或体外。

蝎（Scorpions）是一种特殊的节肢动物。不同于其他的节肢动物，它们维持了古生代蝎的原始特征，例如毒液器官、书肺（booklung）和栉突（pectine），能够很好地适应生存于极端环境变化之下，因而被视作是“活化石”。全世界有大约2000个蝎子物种，存在于除南极洲之外的所有大陆上。蝎是蜘蛛纲的一个基础谱系，蜘蛛纲形成了螯肢动物亚门一个主要的分支。因此蝎占据了螯肢动物和节肢动物进化的一个重要的系统发生位置。

蝎进化出了毒液系统作为捕获猎物以及防御捕食者的主要武器。人类在志留纪晚期的最古老蝎化石中首次观察到了蝎的毒液分泌腺。经过400万年的进化，蝎毒液中包含了各种不同的神经毒素，它们能够阻断或是调控对于神经细胞跨突触传递至关重要的一些离子通道。蝎毒液螫入是全球许多地区的一个重要的公共健康威胁，每年蝎螯伤数量估计有120万例，导致3200多人死亡。

蝎是生态食物链中不可缺少的组成部分，它们帮助维持了生态系统中各个种群的平衡。它们主要以昆虫为食，也吃蜘蛛、多足动物、腹足动物和小脊椎动物。蝎是类型的夜行动物，白天匿藏夜晚觅食。它们借助于听毛、由两只中眼和2-5对侧眼构成的视觉系统来进行捕食。研究证实，蝎子尾部对光敏感，可帮助感知暗光下猎物的移动。有趣的是，大多数的蝎子物种都会在紫外光下发荧光。

为了探讨蝎子长期生存及适应模式潜在的遗传特征，研究人员对东亚国家数量最多的物种：东亚钳蝎进行了基因组测序，预测其中包括了32,016个蛋白质编码基因。尽管东亚钳蝎看起来进化保守，然而相比于经历各种不同形态和生理学改变的昆虫，东亚钳蝎发生了更大的基因家族更新，表明蝎的分子进化与形态学进化相互分离。基因家族扩增富集于一些基础代谢通路、信号传导通路、神经毒素和细胞色素p450，以及共有及蝎谱系特异性基因家族之间扩增呈现出的不同的动态，揭示了蝎长期适应的机制。基因组及转录组分析进一步证实了这些重要的遗传特征与捕食、夜间行为、进食与解毒作用相关。

这一东亚全蝎基因为我们揭示了一种独特的节肢动物适应模式，提供了关于这一活化石遗传基础的一些新认识。

此外，东亚全蝎是中药的一种原料，被用于治疗如类风湿关节炎、中风、癫痫症和慢性疼痛等疾病。它毒液中的活性成分：神经毒素代表了现代医学药物开发的一个丰富的资源。利用这一东亚钳蝎基因组来扩展螯肢动物的基因名单，为采用遗传学和系统生物学方法来研究这一进化上重要的特性提供了一个工具箱。