Nature新文章解析三大基因组

　　发表在最新一期(12月19日)《自然》(Nature)杂志上的一篇新文章，揭示了三个重要生物――水蛭(leech)、海蠕虫(Capitella teleta)和青贝(limpet)基因组。通过这一研究，来自莱斯大学、加州大学伯克利分校和美国能源部联合基因组研究所(JGI)的科学家们将冠轮动物(Lophotrochozoans)的基因组数量增加了一倍以上。

　　冠轮动物是一种种类繁多的动物类群，包括软体动物(如蜗牛、蛤类和章鱼)以及环节动物(如水蛭和蚯蚓)。像人类和所有其他动物一样，冠轮动物的进化历史可以追溯到最早的多细胞生物。然而在5亿多年以前，冠轮动物进化树分支便与生成人类的分支分离。

　　“包括人类在内的大多数动物，都具有左右对称的体制，它们的左右两侧就像是彼此的镜中像。当你聚焦所有的两侧对称物种时，可以将它们分为三个大群，即生物学家所谓的分支(clade)，”研究的共同作者、莱斯大学生态学和进化生物学助理教授Nicholas Putnam说。

　　他说：“冠轮动物是其中的一个分支，当我们查看所有已经测序的基因组时，我们发现只有两种动物是冠轮动物。这在遗传记录上留下了一个大缺口，我们开展这项研究的目的在于填补这一空白区中的一些缺口。”

　　在这项新研究中三个新测序的物种分别是：一种海洋蠕虫Capitella teleta，一种淡水水蛭Helobdella robusta和一种大型的海洋软体动物Lottia gigantean。

　　Putnam说：“在莱斯大学，我们从事比较基因组学研究。我们寻找基因组间可识别的相似性，我们对基因间以及遗传组织模式中的相似性感兴趣。这些结构相似性可以告诉我们很多关于个别基因和功能性基因组，如染色体的进化信息。”

　　Putna说几乎所有已经发布的基因组都来自动物王国中最常研究的分子：后口动物(deuterostomes)，它包括人类、其他的脊椎动物和蜕皮动物(ecdysozoans)。以往研究只绘制了两种冠轮动物基因，且两种均是寄生蠕虫，不能代表这一分支中大多数的物种。

　　在研究冠轮动物基因组过程中，Putnam研究小组开发了一些新的计算工具，来细查和比较三个新基因组和数百个已知基因组的差异。已知基因组包括有人类和果蝇等常研究的模式生物。

　　这些工具使得搜索基因组间相似性变得简化，还帮助研究人员追踪了发生在特异基因组中的进化改变。

　　Putnam说：“利用这些工具，我们侧重研究了特异突变发生的进化树部分。例如，我们可以说，‘一个发生在此处的突变移动了这一染色体的一大块，它一定发生在冠轮动物与后口动物分离后，软体动物与环节动物分离前’”。

　　到目前为止，Putnam研究小组已经追踪了17个“祖先连锁群”(ancestral linkage groups)，在结构上大群基因与染色体相似，是所有两侧对称动物的最近的共同祖先

　　Putnam 说：“对于我们而言，有趣的事情是发现现在存在于不同物种中的基因，追踪它们至一个共同祖先的单基因，利用我们发现的模式，我们测试了关于进化过程的假说。现在的基因有些仍有可能具有相同的功能，但有些则进化出了一种全新的功能。”

　　Putnam说研究小组已经追踪了三个新基因组中几乎一半的基因组谱系，这一工作仍在继续。

　　Putnam说：“这些研究让我们知道关于自身和其他脊椎动物的许多重要信息。查看整个动物王国，我们获得了更高分辨率和清晰度，了解我们的基因组中哪些是新的，哪些从我们的远古祖先保存下来的。”