考拉基因組測(cè)序
考拉基因組聯(lián)盟是一個(gè)由來自7個(gè)國(guó)家的29個(gè)不同機(jī)構(gòu)的54名科學(xué)家組成的研究小組,已經(jīng)為考拉(Phascolarctos cinereus)制作了第一個(gè)高質(zhì)量的基因組序列,這是一種樹棲的澳大利亞有袋動(dòng)物,是世界上最多的一種。迷人的標(biāo)志性哺乳動(dòng)物。
考拉,??最初出現(xiàn)在35萬年前的化石記錄中,是有袋動(dòng)物家族Phascolarctidae的唯一現(xiàn)存代表,其最親近的親屬是袋熊。它位于澳大利亞東部和南部地區(qū)的沿海地區(qū),居住在昆士蘭州,新南威爾士州,維多利亞州和南澳大利亞州。
這種動(dòng)物體長(zhǎng)約24至33英寸(60-85厘米),在其范圍的南部重達(dá)14公斤,但僅相當(dāng)于北部亞熱帶昆士蘭的一半。
實(shí)際上是無尾的,身體粗壯而灰白,胸部有淡黃色或奶油色,臀部有斑點(diǎn)。寬闊的臉龐有圓潤(rùn)的皮革鼻子,小黃的眼睛和蓬松的耳朵。
考拉通常生活在開闊的桉樹林地和森林中,這些樹木的葉子構(gòu)成了它的大部分飲食。
雖然該物種之前被列為世界自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄中的“最不關(guān)注”,但它在兩年前被列入“弱勢(shì)群體”。
目前對(duì)考拉的威脅包括持續(xù)的棲息地破壞,破碎和改造,森林大火和疾病,以及棲息地碎片中的干旱相關(guān)死亡率。
高度準(zhǔn)確的基因組數(shù)據(jù)將為科學(xué)家提供新的信息,這些信息將為保護(hù)工作提供信息,幫助治療疾病,并有助于確??祭拈L(zhǎng)期生存。
“基因組為保護(hù)這種生物學(xué)上獨(dú)特的物種提供了跳板,”悉尼大學(xué)的Katherine Belov教授說。
“這個(gè)里程碑來自我們使用基因組學(xué)來保護(hù)這個(gè)物種的愿景?;蛩{(lán)圖不僅挖掘了大量關(guān)于考拉不尋常和高度專業(yè)化的桉樹葉片飲食的數(shù)據(jù),而且還提供了關(guān)于它們的免疫系統(tǒng),種群多樣性和樹袋熊進(jìn)化的重要見解,“Rebecca Johnson教授補(bǔ)充說。澳大利亞博物館研究所
該團(tuán)隊(duì)對(duì)考拉基因組中超過34億個(gè)堿基對(duì)和超過26,000個(gè)基因進(jìn)行了測(cè)序 - 這使得它比人類基因組略大。
“然后我們用超級(jí)計(jì)算機(jī)組裝基因組,讓聯(lián)盟隨后研究這個(gè)獨(dú)特物種的20,000多個(gè)基因,”新南威爾士大學(xué)Ramaciotti基因組學(xué)中心主任Marc Wilkins教授說。
研究人員發(fā)現(xiàn),考拉在一個(gè)基因家族中有兩個(gè)大的擴(kuò)展,這個(gè)基因家族已知是排毒的組成部分,即細(xì)胞色素P450基因家族的代謝酶。
他們發(fā)現(xiàn)這些基因在許多考拉組織中表達(dá),特別是在肝臟中;表明他們?cè)谂哦痉矫婢哂蟹浅V匾淖饔?,并且可能允許考拉成為飲食專家。
“這可能幫助他們找到了生存的利基,因?yàn)樗麄兛梢砸蕾囀澄飦碓?,而這些食物來自其他物種的競(jìng)爭(zhēng)較少,而這些物種無法有效地解毒,”約翰遜教授說。
另一項(xiàng)重要發(fā)現(xiàn)是考拉牛奶成分的表征。
像所有有袋動(dòng)物一樣,樹袋熊的大部分發(fā)育都是在袋中完成的。它們?cè)谌焉?4-36天后出生時(shí)沒有免疫系統(tǒng),并在袋中發(fā)育6個(gè)月。
“我們描述了母乳中的主要成分 - 這對(duì)于考拉喬來說是至關(guān)重要的 - 它的大小與蕓豆相當(dāng),重量只有一克。我們確定了允許考拉在哺乳階段微調(diào)牛奶蛋白質(zhì)成分的基因,以滿足年輕人不斷變化的需求,“Belov教授說。
“由于高質(zhì)量的基因組,我們能夠分析和發(fā)現(xiàn)對(duì)各種發(fā)育階段至關(guān)重要的考拉特定乳蛋白。這些蛋白質(zhì)似乎也具有抗菌作用,顯示出對(duì)一系列細(xì)菌和真菌物種的活性,包括衣原體(Chlamydia pecorum),這種已知在考拉引起眼部和生殖疾病的病毒。
衣原體導(dǎo)致不孕和失明,并嚴(yán)重影響新南威爾士州和昆士蘭州的考拉種群。利用從考拉基因組中獲得的信息,科學(xué)家們希望開發(fā)出一種抗擊衣原體等疾病的疫苗。
“除衣原體外,另一種威脅該物種的主要感染是考拉逆轉(zhuǎn)錄病毒(KoRV),但目前對(duì)它的了解很少,”陽光海岸大學(xué)的Peter Timms教授說。
“完整的考拉基因組有助于證明單個(gè)考拉可以在其基因組中插入許多KoRV,包括許多版本的KoRV。這些信息可以確定哪些KoRV株更危險(xiǎn),并有助于我們開發(fā)KoRV疫苗。“
考拉生存最具威脅性的過程之一是通過土地清理和城市化造成的棲息地喪失,從而減少棲息地的連通性,減少遺傳多樣性,并使考拉處于近親繁殖的高風(fēng)險(xiǎn)中。
近親繁殖的結(jié)果可能對(duì)那些考拉種群的存活具有高度的不利影響,因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致遺傳多樣性的減少。
“我們第一次使用超過1,000種基因組連鎖標(biāo)記,我們能夠證明新南威爾士州和昆士蘭州的種群顯示出顯著水平的遺傳多樣性和跨區(qū)域的長(zhǎng)期連通性,”約翰遜教授說。
“確保這種遺傳多樣性與其他保護(hù)措施相結(jié)合,以保護(hù)棲息地,減少車輛襲擊,狗襲擊和疾病,是考拉長(zhǎng)期生存的關(guān)鍵。”
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