蛇类演化也有“断舍离”！成都生物所提醒蛇类来源与演化机制

发布时间：2025-05-20　点此：994次

蛇类是爬虫类中数量极为巨大的一支，它们在自然界中占有十分重要的位置。全世界约有4000种蛇，它们色彩不同，形态万千，习惯才能强，广泛散布于除南极之外的各个大洲，休息在各式各样的生态环境中，以高度特化的重要表型如四肢缺失、脊柱延伸、视觉和听觉退化、红外感应增强、肺脏器官不对称等，成为脊椎动物演化史上一一起的类群。提醒蛇类中这些特别表型的遗传机制，对了解脊椎动物演化前史具有重要含义。

6月19日，中国科学院成都生物研讨所李家堂团队根据大规模多组学技能与基因修改等研讨手法，全面提醒了蛇类来历及特有表型演化的遗传机制。相关论文以“Large-scale snake genome analyses provide insights into vertebrate development”为题，发表于世界期刊《细胞》（Cell）。

“咱们研讨选取了全球极具代表性的不同支系的蛇类，根据组学大数据构建了迄今为止最有力的蛇类体系学结构，整合多维度遗传数据及基因修改等穿插研讨手法，体系阐释了蛇类的来历与特有表型的演化遗传机制。”李家堂告知红星新闻记者，蛇类是脊椎动物演化前史上的要害节点，也是脊椎动物演化前史上的要害类群。研讨首先启动了全球蛇类的组学研讨，阐明晰蛇类特别表型，比方群众所熟知的四肢缺失、肺不对称发育等现象背面的遗传机制，将对了解脊椎动物杂乱性状的演化具有重要含义，也为人类疾病的防治供给重要的科学支撑效果，推进相关学科快速展开。

▲蛇类四肢缺失、身体延伸、内脏器官不对称发育等重要遗传机制

没有四肢的四足动物

提醒蛇类演化的“断舍离”

该研讨的效果之一，是提醒蛇类PTCH1蛋白特异性缺失的三个氨基酸残基或许是其四肢缺失的重要遗传机制。

“咱们的研讨发现，蛇类来历于约1.18亿年前早白垩纪，蛇类的先人是有脚的，和咱们今日看到的蜥蜴相同。因为环境改动，蛇的先人进入地下日子，而在这样的生存环境下，四肢成为了运动的阻止。所以在接下来的亿万年中，它们逐步失去了四肢。”李家堂标明，研讨标明，蛇类与最近缘的蜥蜴（帝王蛇蜥和科摩多巨蜥等类群的最近一起先人）是姐妹枝，提示蛇类的先人或许是某种蜥蜴。

四肢的丢掉往往伴随着身体的延伸，蛇的脊椎数目可达数百枚，是其他常见脊椎动物的2—3倍。

“身体拉长，操控脊椎前端发育（FOXC2）和后端发育（DLC）的重要基因遭到激烈正挑选，提示它们或许也对蛇类脊柱数添加有重要贡献，可为未来的动物遗传育种试验研讨供给新的资料。”李家堂说，得益于密布的脊椎骨和精细的肌肉体系，尽管没有四肢，但蛇类的动作灵敏度极端灵敏。

而为了习惯身体延伸，蛇类的内脏器官发生了不对称发育。例如，其左肺大多趋近于退化，而右肺则较为兴旺。研讨标明，蛇类丢掉了操控器官对称发育的DNAH11和FXJ1B基因，是其左、右肺不对称发育的重要遗传要素。

▲蛇类感官体系演化

此外，蛇的嘴巴可以张到很大，最大可以到达130度，因而可以吞下比自己头部大的猎物。“咱们研讨发现，有7个与头部发育相关的基因在蛇类中发生了改动，这或许是他们可以‘吞象’的天分来历。”

在绵长的演化进程中，有一部分蛇类甚至进化出感知红外热辐射的才能。蟒蚺和蝮蛇以其特别的红外感触器官——唇窝和颊窝而闻名于世，这能辅佐他们在光线缺乏的情况下捕猎以及逃避天敌。

▲盲蛇和红外感应蛇类的演化

“研讨发现在这两种蛇中，与热感和温感相关的基因及调控元件都发生了改动，使得他们获得了感知红外的才能。”李家堂说，研讨还探讨了红外感应蛇类和穴居的盲蛇类物种特别表型的演化遗传机制——

研讨发现，与热呼应相关的PMP22基因和与三叉神经发育相关的NFIB基因的非编码调控元件的趋同演化是部分蛇类感知红外光谱的重要遗传驱动力。而盲蛇类物种则经过RPGRIP1等基因的丢掉及CHIA等基因的快速演化以习惯穴居日子，并构成专食蚂蚁及蚂蚁卵的食性。

谈含义：

除了生物学，还将给人类相关疾病研讨供给科学支撑

从项目立项到产出效果，李家堂团队前后共消耗约5年时刻。该效果不仅仅是生物学研讨，还将给人类相关疾病研讨供给科学支撑。

李家堂告知记者，该研讨首先启动了全球蛇类大规模组学研讨，阐明晰四肢缺失、肺不对称发育等特别表型的遗传机制，对了解脊椎动物杂乱表型的演化具有重要含义，将进一步推进匍匐甚至脊椎动物演化发育生物学研讨。一起，亦可为动物遗传育种及人类杂乱性状及疾病的研讨供给重要启示，推进相关学科的展开。

▲蛇类体系发育结构

他以人类先天性疾病——肺病研讨为例，一般动物小白鼠左右两边肺是平等的，但假如用左、右肺不对称发育的蛇类来做形式动物，就能很好地找到肺部非对称成长的原因。这将为后期人类从遗传层面上研讨肺部疾病供给重要的参考价值。另一方面，蛇的四足缺失也可为人类肢部缺点相关疾病供给重要遗传学参考价值。此外，蛇的红外感知才能也能为仿生技能及瞎子医治供给科学支撑。

“研讨团队将推进从基础科学到使用基础科学的展开，更好地服务国家严重战略需求。”李家堂泄漏，该项目研讨并未停止。未来，其团队将聚集开发玉米蛇为形式动物并展开演化发育生物学研讨。一起，环绕蛇毒等重要遗传资源的发掘和运用，为抗蛇毒血清及蛇毒衍生药物的研制供给科学支撑。

红星新闻记者彭祥萍

修改成序

（下载红星新闻，报料有奖！）

告发/反应