作者:温才妃 吴江龙 来源:中国科学报 发布时间:2021/5/8 15:44:24
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鹫类为什么能食腐而自身不生病

 本研究的两种鹫类(A. 高山兀鹫;B. 胡兀鹫)和一种外群鸟类(C. 大鵟)

武汉大学对口支援西藏大学青年科研团队——生命科学学院教授赵华斌课题组,就西藏天葬鸟食腐肉而不生病和天葬鸟基因组的遗传多样性与西藏大学合作进行了研究。近日,《分子生物学与进化》在线发表了课题组最新研究成果。该文章回答了两个问题:“鹫类为什么能食腐而自身不生病?”“作为濒危鸟类,其基因组有何特征?”

论文题为《鹫类基因组揭示专性食腐的分子适应性机制及其较低的遗传多样性》,武汉大学生命科学学院博士研究生邹大虎为论文的第一作者,赵华斌为论文的通讯作者。

据悉,鹫类隶属于鹰形目,均为大型猛禽,全世界共有鹫类22种,在我国主要分布青藏高原、西南和西北边境地区,是脊椎动物中唯一的专性食腐动物,被誉为“自然界的清道夫”。通过高效地清除动物尸体,鹫类成功遏制了其他食腐动物(鼠、苍蝇等)的种群快速增长,并阻断了病原微生物的传播,如狂犬病、炭疽和鼠疫。然而,在近几十年中,鹫类生存现状备受威胁;22种鹫类中,16种(73%)面临灭绝风险,17种(77%)种群数量持续下降。鹫类俨然已成为鸟类中最为濒危的类群之一。

赵华斌课题组对两种鹫类(高山兀鹫、胡兀鹫)和一种外群鸟类(大鵟)进行了全基因组测序,通过对22个胃酸分泌通路基因进行选择压分析和趋同分析,找到了三个经历强烈自然选择的关键基因(ATP4B, CFTR和SLC26A7)。通过比较分析10种鸟类的非编码区保守序列(CNEs),研究人员发现SLC26A7基因内含子区域两个CNE在两种鹫类中均发生了加速进化。这些发现拓宽了人们对鹫类高胃酸特性在腐食适应中的认识。

通过全基因组范围蛋白编码基因的进化分析显示,他们发现PIGR基因在分泌型免疫球蛋白的分泌过程中起着重要作用。对高山兀鹫、胡兀鹫、红头美洲鹫的趋同分析,他们发现三个重要基因(EPCAM,JCHIN及STING)发生了趋同的氨基酸替换,它们均参与肠胃粘膜防御过程。

此外,研究人员比较了不同食性鸟类免疫基因的进化速率,发现鹫类免疫基因进化速率(dN/dS)显著高于其他食性鸟类,证实了鹫类免疫系统在食腐适应过程中得到了强化的疾病防御能力。

结合之前发表的鸟类基因组数据,研究人员比较了51种鸟类的基因组杂合度,发现鹫类基因组杂合度远远低于鸟类平均水平,揭示人类活动以及自然环境的变化可能严重影响着鹫类的生存。因此,保护鹫类,刻不容缓。

该研究的参加单位还有西藏大学、中国科学院西北高原研究所、青海省西宁野生动物园、中国科学院新疆生态与地理研究所、北京师范大学、伦敦玛丽女王大学等。

相关论文信息:https://doi.org/10.1093/molbev/msab130

 
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