先进基因组学研究，填补脊椎动物进化树的空白

一个国际联盟对盲鳗的基因组进行了测序，填补了脊椎动物进化研究的重大空白。这项发表在《Nature Ecology & Evolution》杂志上的研究提高了人们对脊椎动物基因组复制及其对主要生理结构进化的影响的理解。

　　

研究人员首次对盲鳗的基因组进行了测序，为脊椎动物的进化和基因组复制历史提供了重要的见解。

盲鳗是一群栖息在深海地区的动物。当它们感到受到威胁时，它们会释放大量的粘膜，这是化妆品公司研究的重点。此外，它们还扮演着海底生态纽带的角色，因为它们是食腐动物，除其他外，它们还负责清除死后沉入海底的鲸鱼尸体。迄今为止，由于其复杂性，它们的基因组尚未被测序，因为它们由大量的微染色体组成，而微染色体又由重复序列组成。除此之外，还有获取生物材料的困难。

Juan Pascual Anaya是马拉加大学动物生物系的一名科学家。他研究出现在不同动物谱系中的创新结构的进化，例如，主要是脊椎动物，血细胞及其产生的过程，以及其他结构，如腿、手或颚的起源。他拥有马拉加大学生物学学位和巴塞罗那大学遗传学博士学位(2010年)。直到2015年，他在日本理研中心的仓谷茂教授的实验室担任了5年的博士后职位，在那里他成为独立的永久科学研究员，直到2021年，他回到UMA作为“Beatriz Galindo”资助计划的高级研究员。

在马拉加大学Juan Pascual Anaya的研究人员的领导下，一个由来自7个不同国家的40多位作者组成的国际科学团队，成功地对myxini(盲鳗)的第一个基因组进行了测序。盲鳗是唯一一个没有任何物种参考基因组的大型脊椎动物群体。

这项耗时近十年的研究是由一个国际联盟进行的，该联盟包括来自西班牙、英国、日本、中国、意大利、挪威和美国的30多个机构，其中包括东京大学、日本理化研究所、中国科学院和巴塞罗那基因组调控中心等。

1月12日发表在科学杂志《Nature Ecology & Evolution》上的这一发现，使人们得以破译基因组复制的进化史——基因组完全复制的次数——发生在脊椎动物的祖先身上，脊椎动物是人类的组成部分。

“这项研究在进化和分子领域具有重要意义，因为它帮助我们了解基因组的变化，这些变化伴随着脊椎动物的起源和它们最独特的结构，比如复杂的大脑、下巴和四肢，”协调这项研究的UMA动物生物学系的科学家Pascual Anaya解释说。“此外，这些微染色体在动物发育过程中丢失，因此只有生殖器官保持完整的基因组，”

在这项研究中，已经测序的基因组是生活在太平洋东亚海岸的myxini的基因组。为了实现这一目标，研究人员使用先进的染色体接近技术，并设法在染色体水平上组装，生成了高达其基因组大小400倍的数据。

基因组重复

在与中国科学院合作的这项研究中，已经测序的基因组是生活在东亚海岸太平洋上的myxini的基因组。为了实现这一目标，研究人员使用先进的染色体接近技术(Hi-C)生成了高达400倍于其基因组大小的数据，并设法在染色体水平上进行组装。

Juan Pascual Anaya说“这很重要，因为它使我们能够比较，例如，它与其他脊椎动物(包括鲨鱼和人类)之间的基因顺序，从而解决基因组进化中最重要的公开辩论之一:基因组复制的数量，以及这些复制发生在不同脊椎动物谱系起源期间的时间，多亏了这一点，我们现在知道所有脊椎动物的共同祖先都来自一个基因组完全复制过一次的物种。”

根据Pascual Anaya的说法，后来产生了现代下颌和非下颌脊椎动物的谱系分离了，每一种都独立地重新繁殖了自己的基因组:前者(包括人类)复制了它，后者复制了它的三倍。

进化的影响

在RIKEN的Shigeru Kuratani教授的实验室中，基于极其罕见的myxini胚胎样本进行了基因组功能分析;与布里斯托尔大学教授和英国皇家学会成员Phil Donoghue共同开展的一项关于基因组复制对每种脊椎动物可能产生的影响的研究，完成了这项多学科研究，这是理解脊椎动物进化史的关键，因为它提供了关于基因组事件的观点，这些事件可能推动了脊椎动物重要特征的出现，例如大脑结构，感觉器官或神经嵴细胞，其中，调节复杂性的增加，也就是说，更多数量的开关可以打开/关闭基因。

参考文献:“Hagfish genome elucidates vertebrate whole-genome duplication events and their evolutionary consequences” 12 January 2024, Nature Ecology & Evolution.