Science：華大參與三種鱷魚基因組測序

　　最近，德克薩斯理工大學的生物學家帶領一個50多名科學家的研究小組，測定了三種鱷魚——美洲鱷、咸水鱷和印度鱷的基因組序列。

　　生物學副教授David Ray指出，通過測定這些基因組序列，科學家們可以更好地了解鳥類的進化，它們是這類食肉動物的最近親緣種。該研究小組完成了這三種鱷魚的基因組，可以說真正完成了鱷魚基因組的“全家福”。這項研究主要由美國國家科學基金會資助，于12月12日發表在國際權威雜志《Science》。

　　Ray說：“這項研究的一個主要發現是，與鳥類相比，鱷魚基因組變化很緩慢。我們把鳥類、鱷魚與烏龜進行比較，烏龜是包括鳥類、鱷魚的這個群組的最近親緣種。我們發現，它們也進化的很緩慢。對此最好的解釋是，所有這三個物種的共同祖先是一個”緩慢的進化者“，反過來這又表明，在鳥類中，快速進化是獨立演變的事情。”

　　從2009年開始，研究人員嘗試僅測定1%的鱷魚DNA序列。然而，不久之后，每測定一百萬個堿基的價格從1000美元下跌至1美元。Ray說：“在最初方案中，我們建議測定三種鱷魚的大約240萬個堿基序列。后來我們獲得了資助，顯然我們能輕松地將這個數字擴大一千倍，我們可以支付整個基因組30億個堿基的序列測定。”

　　Ray說，當生物學家們研究一組生物時，他們會尋找使這個組群與眾不同的東西，以及一個生物群組所有成員共有而其他群組卻沒有的東西。最好的方法就是檢測它們的最近親緣種。

　　他這樣說道：“從學術上講，鳥類是恐龍的最近親緣種。我們可以只研究它們的化石，當與現存的生物進行對比時，這只能提供有限的生物學信息。我們深入了解行為、結構的差異，它們不會變成化石，并且在我們這個例子中，還研究了基因組的構成。”

　　Ray說，他們驚訝地發現，所測定的短吻鱷在遺傳上是那么一致。最初，研究小組猜測，20世紀大部分時間的嚴重狩獵可能是罪魁禍首。

　　他說：“因為短吻鱷經歷了嚴重的種群下降，我們首先想到的可能是發生了什么事。然而，我們在三種鱷魚中看到了相同的模式，三種鱷魚都經受了相同遺傳瓶頸的可能性很小。我們反而建議，改變只是緩慢地發生在鱷魚中。換句話說，并不是過度狩獵引起了遺傳差異降低。相反，鱷魚的變異數量很低，因為這些基因組中的變化僅僅是緩慢發生的。”

　　美洲鱷、咸水鱷和印度鱷在整個基因組中大約93%的DNA是相同的。相比之下，人類和獼猴共有93%的DNA。他說：“但不同的是，人類和獼猴大約在2300萬年前擁有共同的祖先，而短吻鱷和鱷魚在更遙遠的過去——大約9000萬年前，共有一個相同的祖先。這意味著，靈長類動物中事情變化的速度是鱷魚的大約四倍。”

　　加州大學圣克魯茲分校生物分子工程助理教授Ed Green，一直從事于幾種哺乳動物的基因組，包括尼安德特人。他說，他沒有想到在這些爬行動物中看到這樣緩慢的遺傳變化。

　　Green說：“鱷魚基因組真的很有趣，因為它們隨時間的變化似乎很小。從哺乳動物基因組的熟悉者角度來看，爬行動物是陌生的，因為它們是靜態的。短吻鱷和鱷魚都特別靜態。”

　　“像大多數基因組計劃一樣，裝配和注釋僅僅是個開始。在鱷魚目中有一些迷人的生物學現象，如依賴于溫度的性別決定。雄性和雌性鱷魚在遺傳上是相同的，我們想知道背后的作用機制。我們現在可以開始仔細研究鱷魚和鳥類兩者共同祖先的基因組。關于稱為祖龍的這些動物的生物學，我們并不十分清楚。但是我們有望通過它的存活后裔（鱷魚和鳥類）基因組重建它的基因組，了解關于它們的更多信息。”