蛇類是爬行動物中數(shù)量極為龐大的一支，它們在自然界中占據(jù)十分重要的地位。全世界約有4000種蛇，它們顏色不同，形態(tài)各異，適應(yīng)能力強(qiáng)，廣泛分布于除南極之外的各個(gè)大洲，棲息在各種各樣的生態(tài)環(huán)境中，以高度特化的重要表型如四肢缺失、脊柱延長、視覺和聽覺退化、紅外感應(yīng)增強(qiáng)、肺臟器官不對稱等，成為脊椎動物演化史上一獨(dú)特的類群。揭示蛇類中這些特殊表型的遺傳機(jī)制，對理解脊椎動物演化歷史具有重要意義。

中國科學(xué)院成都生物研究所李家堂團(tuán)隊(duì)基于大規(guī)模多組學(xué)技術(shù)與基因編輯等研究手段，***揭示了蛇類起源及特有表型演化的遺傳機(jī)制。相關(guān)論文以“Large-scale snake genome analyses provide insights into vertebrate development”為題，發(fā)表于國際期刊《細(xì)胞》（Cell）。

“我們研究選取了全球***代表性的不同支系的蛇類，基于組學(xué)大數(shù)據(jù)構(gòu)建了迄今為止***有力的蛇類系統(tǒng)學(xué)框架，整合***度遺傳數(shù)據(jù)及基因編輯等交叉研究手段，系統(tǒng)闡釋了蛇類的起源與特有表型的演化遺傳機(jī)制?！崩罴姨酶嬖V紅星新聞記者，蛇類是脊椎動物演化歷史上的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，也是脊椎動物演化歷史上的關(guān)鍵類群。研究率先啟動了全球蛇類的組學(xué)研究，闡明了蛇類特殊表型，比如大眾所熟知的四肢缺失、肺不對稱發(fā)育等現(xiàn)象背后的遺傳機(jī)制，將對理解脊椎動物復(fù)雜性狀的演化具有重要意義，也為人類疾病的防治提供重要的科學(xué)支撐作用，推動相關(guān)學(xué)科快速發(fā)展。

▲蛇類四肢缺失、身體延長、內(nèi)臟器官不對稱發(fā)育等重要遺傳機(jī)制

沒有四肢的四足動物

揭示蛇類演化的“斷舍離”

該研究的成果之一，是揭示蛇類PTCH1蛋白特異性缺失的三個(gè)氨基酸殘基可能是其四肢缺失的重要遺傳機(jī)制。

“我們的研究發(fā)現(xiàn)，蛇類起源于約1.18億年前早白堊紀(jì)，蛇類的祖先是有腳的，和我們今天看到的蜥蜴一樣。由于環(huán)境變化，蛇的祖先進(jìn)入地下生活，而在這樣的生存環(huán)境下，四肢成為了運(yùn)動的阻礙。于是在接下來的億萬年中，它們逐漸失去了四肢。”李家堂表示，研究表明，蛇類與***近緣的蜥蜴（帝王蛇蜥和科摩多巨蜥等類群的***近共同祖先）是姐妹枝，提示蛇類的祖先可能是某種蜥蜴。

四肢的丟失往往伴隨著身體的延長，蛇的脊椎數(shù)目可達(dá)數(shù)百枚，是其他常見脊椎動物的2—3倍。

“身體拉長，控制脊椎前端發(fā)育（FOXC2）和后端發(fā)育（DLC）的重要基因受到強(qiáng)烈正選擇，提示它們可能也對蛇類脊柱數(shù)增加有重要貢獻(xiàn)，可為未來的動物遺傳育種實(shí)驗(yàn)研究提供新的材料?！崩罴姨谜f，得益于密集的脊椎骨和精密的肌肉系統(tǒng)，雖然沒有四肢，但蛇類的動作靈活度極其敏捷。

而為了適應(yīng)身體延長，蛇類的內(nèi)臟器官發(fā)生了不對稱發(fā)育。例如，其左肺大多趨近于退化，而右肺則較為發(fā)達(dá)。研究表明，蛇類丟失了控制器官對稱發(fā)育的DNAH11和FXJ1B基因，是其左、右肺不對稱發(fā)育的重要遺傳因素。

▲蛇類感官系統(tǒng)演化

此外，蛇的嘴巴可以張到很大，***大可以達(dá)到130度，因此可以吞下比自己頭部大的獵物?！拔覀冄芯堪l(fā)現(xiàn)，有7個(gè)與頭部發(fā)育相關(guān)的基因在蛇類中發(fā)生了變化，這可能是他們能夠‘吞象’的天賦來源?！?/span>

在漫長的演化歷程中，有一部分蛇類甚至進(jìn)化出感知紅外熱輻射的能力。蟒蚺和蝮蛇以其特殊的紅外感受器官——唇窩和頰窩而聞名于世，這能輔助他們在光線不足的情況下捕獵以及躲避天敵。

ctDNA的提取在腫瘤篩查中，是重要的前置步驟。目前常用的提取方法是利用生物磁珠，主要是硅羥基磁珠或羧基磁珠對血清血漿的ctDNA進(jìn)行提取，由于磁珠的粒徑小，比表面積大，在特定提取緩沖液中，對核酸的吸附會更加靈敏，相比于其他方法，使用生物磁珠對進(jìn)行ctDNA提取得率會更高，檢測靈敏度和檢出限也會更合適，搭配核酸提取儀，更能實(shí)現(xiàn)全程自動化的提取。