最大和最小的哺乳動(dòng)物的參考基因組出爐

同時(shí)研究世界上最大和最小的哺乳動(dòng)物，也許是一件很酷的事情。美國莫格里奇研究所（Morgridge Institute for Research）的一組研究人員最近組裝了兩個(gè)新的參考基因組——一個(gè)來自最大的哺乳動(dòng)物，另一個(gè)來自最小的哺乳動(dòng)物。

藍(lán)鯨的基因組發(fā)表在《Molecular Biology and Evolution》雜志上，伊特魯里亞鼩鼱（Etruscan shrew）的基因組發(fā)表在《Scientific Data》雜志上。

兩篇論文的第一作者、莫格里奇研究所的計(jì)算生物學(xué)家Yury Bukhman表示：“基因組是生物體的藍(lán)圖。為了操控細(xì)胞培養(yǎng)物或測(cè)定基因表達(dá)等情況，你需要知道該物種的基因組——這使得更多的研究成為可能?！?/p>

人們普遍認(rèn)為，與小型生物相比，大型生物從受精卵發(fā)育到完全成年的時(shí)間要長，但原因尚不清楚?！皬倪@個(gè)角度來看，這對(duì)基礎(chǔ)生物學(xué)研究很重要。這么大的動(dòng)物是如何形成的？它如何發(fā)揮功能？” Bukhman說。

大大小小的動(dòng)物

分析最大和最小哺乳動(dòng)物的基因組也許有助于解開被稱為“佩托悖論”的生物醫(yī)學(xué)之謎。這是一個(gè)奇怪的現(xiàn)象，鯨魚和大象等大型哺乳動(dòng)物比人類或老鼠等小型哺乳動(dòng)物擁有更多的細(xì)胞（因此細(xì)胞分裂次數(shù)也更多），但它們的壽命更長，患癌癥的幾率也更低。

同時(shí)，對(duì)伊特魯里亞鼩鼱基因組的了解也有助于更好地了解細(xì)胞代謝。鼩鼱體長僅為4-6厘米，體重為1-5克，體表面積與體積之比極高，且代謝速度快。這些高能量需求使其成為更好地了解代謝調(diào)節(jié)的有趣模型。

藍(lán)鯨和伊特魯里亞鼩鼱的基因組研究是脊椎動(dòng)物基因組計(jì)劃（VGP）中的一部分。這個(gè)計(jì)劃的目標(biāo)是為地球上所有現(xiàn)存的脊椎動(dòng)物物種組裝高質(zhì)量的參考基因組。國際研究聯(lián)盟包括基因組組裝和管理方面的頂級(jí)專家。

“VGP已經(jīng)建立了一套生產(chǎn)參考基因組的方法和標(biāo)準(zhǔn)，”Bukhman說。準(zhǔn)確性、連續(xù)性和完整性是衡量質(zhì)量的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

以往的基因組測(cè)序方法使用短讀長測(cè)序技術(shù)，這種技術(shù)能夠產(chǎn)生長度為150-300 bp的DNA序列（稱為reads）。然后，將重疊的reads組裝成更長的連續(xù)序列（稱為contigs）。

與哺乳動(dòng)物染色體相比，由短讀數(shù)組裝而成的contigs相對(duì)較小。因此，構(gòu)建出的基因組草圖往往是碎片化的，并且有很多缺口。

相反，在這兩項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)使用了PacBio長讀長測(cè)序技術(shù)，讀長約為10,000 bp。它的主要優(yōu)勢(shì)在于contigs更長，且缺口更少。

Bukhman解釋說：“然后你可以采用其他方法，比如光學(xué)圖譜和Hi-C，將contigs組裝成更大的結(jié)構(gòu)，稱為scaffolds，這些結(jié)構(gòu)可以和整條染色體一樣大。”

研究人員還分析了片段重復(fù)，即大片段的復(fù)制序列，通常包含基因。他們發(fā)現(xiàn)，藍(lán)鯨在最近一段時(shí)間里出現(xiàn)了大量的片段重復(fù)，其拷貝數(shù)量超過了寬吻海豚和加灣鼠海豚。盡管以這種方式產(chǎn)生的大多數(shù)基因拷貝可能沒有功能，或其功能尚不清楚，但研究團(tuán)隊(duì)確實(shí)發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)已知的基因。

其中一個(gè)基因編碼金屬硫蛋白（metallothionein），這種蛋白質(zhì)被認(rèn)為可以結(jié)合重金屬并隔離其毒性。對(duì)于在海洋中生活并積累重金屬的大型動(dòng)物而言，這是一種有用的機(jī)制。

保護(hù)野生動(dòng)物

參考基因組也有助于物種保護(hù)。20世紀(jì)上半葉，藍(lán)鯨幾乎被獵殺殆盡。如今，它受到國際條約的保護(hù)，種群數(shù)量正在恢復(fù)。

“在世界各大洋中，藍(lán)鯨幾乎無處不在，除了北極高緯度地區(qū)。因此，如果你有了參考基因組，那么你就可以進(jìn)行比較，更好地了解全球不同地區(qū)不同藍(lán)鯨群體的種群結(jié)構(gòu)，” Bukhman說。“藍(lán)鯨基因組的雜合性很高，仍然有很多遺傳多樣性，這對(duì)保護(hù)具有重要意義?！?/p>

那么問題來了：如何從生存于浩瀚大海的大型瀕危生物身上獲取樣本？

加州大學(xué)圣巴巴拉分校的研究專家Susanne Meyer花了一年多的時(shí)間協(xié)調(diào)獲取樣本所需的許可、人員和資源。

一旦當(dāng)?shù)氐啮L魚觀察團(tuán)隊(duì)確定了鯨魚出現(xiàn)的時(shí)間和坐標(biāo)，他們就聘請(qǐng)有執(zhí)照的鯨魚研究人員Jeff K. Jacobsen來進(jìn)行鯨魚活檢，使用的是經(jīng)過批準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)鯨類動(dòng)物皮膚活檢技術(shù)。

研究小組從四只藍(lán)鯨身上獲得了樣本，Meyer用這些樣本來培養(yǎng)和擴(kuò)增成纖維細(xì)胞，用于基因組測(cè)序和進(jìn)一步的研究。

與體型大小無關(guān)

盡管對(duì)伊特魯里亞鼩鼱基因組的研究沒有像藍(lán)鯨基因組那樣廣泛，但研究人員報(bào)告了一個(gè)有趣的結(jié)果。

“我們發(fā)現(xiàn)，鼩鼱基因組中的片段重復(fù)相對(duì)較少，”Bukhman說，同時(shí)強(qiáng)調(diào)這一結(jié)果并不一定與鼩鼱本身的體型較小有關(guān)?！半m然鼩鼱屬于不同的哺乳動(dòng)物目，但一些類似的小型嚙齒動(dòng)物也有大量的片段重復(fù)，在這方面家鼠是冠軍，它擁有最多的片段重復(fù)。因此，與體型大小無關(guān)?！?/p>

隨著脊椎動(dòng)物基因組計(jì)劃生成了更多的高質(zhì)量參考基因組，Bukhman希望這些工作在未來繼續(xù)推動(dòng)生物學(xué)研究。

來源：AAAS

鄰二氯苯（o-Dichlorobenzene，化學(xué)式：C6H4Cl2）是一種有機(jī)化合物，屬于二氯苯類化合物。以下是鄰二氯苯的一些化學(xué)性質(zhì)：

1. 物態(tài)：鄰二氯苯為無色液體，具有特殊的芳香味道。

2. 溶解性：鄰二氯苯有較好的溶解性，可溶于有機(jī)溶劑如醇、醚和苯等，但在水中溶解度較低。

3. 穩(wěn)定性：鄰二氯苯相對(duì)比較穩(wěn)定，在常溫下不易分解，不易被空氣氧化。

4. 反應(yīng)性：鄰二氯苯在一些反應(yīng)中表現(xiàn)出以下特性：

   - 親電取代反應(yīng)：鄰二氯苯可通過親電試劑引發(fā)取代反應(yīng)。例如，與臭氧反應(yīng)可生成鄰二氯苯臭氧加合物。

   - 鄰位取代反應(yīng)：與少數(shù)條件下的親核試劑體系，鄰二氯苯的氯原子可被取代，發(fā)生鄰位取代反應(yīng)。

5. 毒性：鄰二氯苯對(duì)人體是有毒的，可能對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、肝臟和腎臟產(chǎn)生不良影響。因此，在使用過程中要注意安全防護(hù)。

需要注意的是，鄰二氯苯是一種揮發(fā)性有機(jī)化合物，容易產(chǎn)生蒸汽，所以在處理和操作時(shí)需要提供良好的通風(fēng)條件。同時(shí)，避免與強(qiáng)氧化劑、酸性物質(zhì)等發(fā)生反應(yīng)，以免引起危險(xiǎn)。