首個現代蛙類基因組被成功破譯

南方日報訊 （記者/馬芳 通訊員/劉旭林）3日，來自中科院昆明動物所和深圳華大基因國家基因庫的研究人員成功破譯了高山倭蛙基因組，這是迄今為止破譯的首個現代蛙類基因組，也是目前破譯的第二個兩棲動物的基因組，為兩棲動物進化研究提供了新線索。相關研究成果在美國科學院院刊（PNAS）雜誌在發表。

兩棲動物是脊椎動物的一個重要分支，目前已知的包括7000多個物種，代表脊椎動物從水生到陸生這一偉大轉變的過渡類群。然而對於兩棲動物這一重要的生物類群，目前僅測序完成了一個物種即非洲爪蟾。非洲爪蟾屬於“古老蛙類”（Archaeobatrachia）的一種，而大部分(95%以上)的蛙類屬於“現代蛙類”（Neobatrachia），這在一定程度上限制了人們對兩棲動物基因組特性的認識。

在本研究中，來自昆明動物所張亞平院士、車靜課題組的孫艷波和華大基因研究院國家基因庫生物多樣性張國捷博士課題組的熊子軍、向薛雁共同合作完成高山蛙的樣品收集、測序組裝注釋，以及后續的比較基因組學分析。

研究人員通過高山倭蛙和非洲爪蟾基因組比較分析發現，高山倭蛙擁有更大的基因組，比非洲爪蟾多了近800M的基因組序列（高山倭蛙基因組2.3G，非洲爪蟾1.5G）。通過對全基因組數據分析，研究人員推算出高山倭蛙和非洲爪蟾的分歧時間大約在2.66億年之前，比TimeTree項目記錄的時間早4000萬年。盡管兩物種分歧時間很久，但是它們染色體間的重排特別少，明蛙類基因組可能具有相對較慢的進化速率。

通過分析染色體斷裂、融合事件，研究人員發現人的染色體間重排最劇烈，和兩棲動物染色體間重排相對較少。高山倭蛙基因組的破譯使研究人員進一步確認了更多的人類、鳥類甚至蛙類基因組中的染色體斷裂和融合區域。熊子軍表示：“這是首次在全基因組範圍內比較兩棲動物內部的替換速率和重排速率，通過對蛙類基因組的測序和比較分析，我們可以對兩棲動物的進化有更多的了解。”

研究人員進一步研究發現，在染色體內部重排速率、基因區和全基因組範圍的替換速率，蛙類都比鳥類和哺乳類動物要低。這揭示了兩棲動物甚至整個冷血動物，具有比恆溫動物更低的進化速率。此外，研究人員還發現兩棲動物特有的高度保守區顯著富集在RNA翻譯調控功能上，其中兩棲動物特有的高度保守的三個基因是和舌頭髮育相關。舌頭在蛙類中形態已經高度特化，可以用來快速撲捉昆蟲和其它獵物。這些基因很可能在兩棲動物進化中發揮重要的作用。