國際團隊花十載 終排序出首個盲鰻完整基因組 助研有脊椎動物特徵演化

盲鰻科 (Myxini) 是已知的唯一一類大型有脊椎動物,仍未有任何其物種的參考基因組。最新刊於《自然生態與演化》的研究則指,成功完成排序盲鰻的首個基因組,而研究將有助破解有脊椎動物祖先中的基因組,以及獨特結構,例如複雜大腦、下巴和四肢演化的歷史。

盲鰻棲息於深海,因會在受到威脅時釋放的黏液量,以及作為「海底清道夫」吃掉沉落海底的鯨屍而聞名。然而,到目前為止科學界都未能排序出其基因組,因為盲鰻基因由大量微染色體組成,微染色體又由重複序列組成;更重要的是,這些微染色體在盲鰻發育過程中會流失,只有其生殖器官才能維持完整的基因組,而學界一直無法取得足夠的樣本進行分析。

此項歷時近 10 年的研究,由西班牙、意大利、英國、挪威、美國、日本與中國的 30 多家大學與研究機構合作得出。團隊以蒲氏黏盲鰻 (Eptatretus burgeri)  的樣本排序出基因組。為了實現目標,團隊使用染色體構象捕獲 (chromosome conformation capture, Hi-C) 製造出高達基因組大小 400 倍的數據,並設法將這些數據在染色體層面上進行組裝。

團隊指技術很重要,因為這能夠比較盲鰻與其他有脊椎動物之間的基因序列,從而解決例如複製基因組 (genome duplication) 數量,以及其發生在不同有脊椎動物譜系的起源期間時;發現亦令學界知道所有有脊椎動物的共同祖先,都源自於一個基因組完全複製過一次的物種。後來,這個全部有脊椎動物的共同祖先,在複製基因組時產出現代下顎有脊椎動物和非下顎有脊椎動物的譜系,每一種都獨立地重新複製了自己的基因組。

研究亦提供了對這些基因組複製事件的看法,這些事件可能推動有脊椎動物重要特徵,例如大腦結構、感官器官,甚至是下巴和四肢等的出現。

來源:

University of Malaga, Researchers sequence the first genome of myxini, the only vertebrate lineage that had no reference genome

報告:

Yu, D., Ren, Y., Uesaka, M. & et al. (2024). Hagfish genome elucidates vertebrate whole-genome duplication events and their evolutionary consequences. Nat Ecol Evol. doi: 10.1038/s41559-023-02299-z

文/AC

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