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蝙蝠超能力的遗传学揭示了它们如何飞行,如何在致命病毒中生

蝙蝠适应能力和超能力的遗传物质例如飞行的能力,利用声音在完全黑暗中毫不费力地移动的能力,忍受和生存潜在的致命病毒的能力,以及抵抗衰老和癌症的能力。已在《自然》杂志上发表。Liliana M. Dávalos, Stony Brook大学的进化生物学家和合著者,作为全球科学家联盟Bat1K执行委员会的一员,对六种分布广泛的现存蝙蝠进行了基因组测序。

虽然其他蝙蝠的基因组之前也发表过,但Bat1K的基因组比迄今为止发表的任何蝙蝠基因组都要完整10倍。

论文发现的一个方面表明,APOBEC3基因家族的基因扩张和丢失导致了进化,而APOBEC3基因在其他哺乳动物的病毒免疫中发挥着重要作用。论文中解释这一进化过程的细节,为研究这些在蝙蝠身上发现但没有在其他哺乳动物身上发现的基因变化如何有助于防止其他哺乳动物(包括人类)感染病毒性疾病的最坏结果奠定了基础。

我们越来越多地发现,基因的重复和丢失是整个生命树进化新特征和功能的重要过程。但是,如果基因组不完整,就很难确定基因何时复制,而弄清基因是否丢失就更难了。在极其高质量的情况下,新的蝙蝠基因组毫不怀疑重要基因家族的改变,而这些改变是用低质量基因组无法发现的。石溪大学文理学院生态与进化系教授Dávalos说。

为了产生蝙蝠的基因组,研究小组使用了德国德累斯顿的一个共享技术资源——“着装概念基因组中心”的最新技术来对蝙蝠的DNA进行排序,并产生了新的方法来将这些片段按照正确的顺序组装起来,并确定目前存在的基因。尽管之前的努力已经确定了可能影响蝙蝠独特生物学的基因,但不完整的基因组使基因重复如何影响这种独特生物学的发现变得复杂。

研究小组将这些蝙蝠的基因组与其他42种哺乳动物进行了比较,以解决蝙蝠在哺乳动物生命树中的位置这一尚未解决的问题。利用新的系统发育方法和全面的分子数据集,研究小组发现了蝙蝠与Fereuungulata最接近的证据,Fereuungulata由食肉动物(包括狗、猫、海豹和其他物种)、穿山甲、鲸鱼和有蹄类动物(有蹄的哺乳动物)组成。

为了发现导致蝙蝠独特适应性变化的基因组变化,该团队系统地搜索了蝙蝠和其他哺乳动物之间的基因差异,确定了蝙蝠基因组中进化不同的区域,以及可能导致蝙蝠进化的基因得失;独特的特征。

多亏了一系列复杂的统计分析,我们才开始发现蝙蝠背后的遗传因素。《超级大国,年代;包括它们对RNA病毒的明显耐受和克服能力,Dá说,valos。

研究人员发现了精妙基因组揭示病毒化石的证据。在过去的病毒感染中存活下来的证据,表明蝙蝠的基因组包含比其他物种更多的病毒残留物,提供了远古时期与病毒感染相互作用的基因组记录。该基因组还显示了除远古病毒插入外的许多其他遗传元件的签名,包括跳跃基因。或转座的元素。

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这项研究由马克斯·普朗克学会、欧洲研究理事会、爱尔兰研究理事会、人类科学前沿计划和美国国家科学基金会(资助编号1838273)提供部分资金。

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