Nature子刊發表基因組測序新成果
日期：2014-08-13 09:05:48
最新的一項測序研究表明，在目前已測序的昆蟲中，南極蠓是基因組最小的?？茖W家們認為，這么小的基因組是南極蠓對極端環境的適應結果。
這種蠓是一種小型的無翅昆蟲，它的幼蟲階段為期兩年，大部分時間被凍在南極的冰層下。這種昆蟲成年后在七到十天內進行交配和產卵，然后就會死亡。
研究人員發現，南極蠓的基因組只含有99 million bp的核苷酸，比虱子（105 million bp）、捻翅目寄生蟲（108 million bp）、以及其他三種蠓的基因組都要小。這項研究發表在七月十二日的Nature Communications雜志上。
南極蠓基因組缺乏非編碼的DNA序列和重復元件，這類序列存在于絕大多數動物的基因組中?；蚪M拋棄這些“負累”，應該是為了在南極的干冷條件下生存下來，文章的資深作者，俄亥俄州立大學的David Denlinger教授說。
“這種基因組可以說已經只剩骨架了，比我們此前想象的還要小，”Denlinger說。“我們感興趣的是，其他極端環境生物（南極的扁虱、螨蟲等）的基因組是不是也那么小。”
人們曾經把基因組中非編碼的DNA片段和重復元件稱為“垃圾DNA”，但現在大家已經知道這些序列有著重要的調控功能，也涉及了許多疾病過程。那么，差不多僅剩骨架的基因組是如何讓南極蠓在極端條件下生存下來的呢？“我們現在還不清楚基因組‘輕裝簡行’有什么具體的好處，”Denlinger說。
南極蠓的基因組雖然小，但基因數卻和其它蚊蟲差不多，含有大約13,500個功能基因。
Denlinger對南極蠓進行了多年研究，主要針對它們獨特的壓力應答，比如熱激蛋白的激活。絕大多數動物在遇到極端壓力時才啟動這些蛋白（尤其是高溫或低溫條件），等壓力過去就會很快關閉它們。但是熱激蛋白在南極蚊的幼蟲階段是持續激活的，這一點被認為與它耐受嚴苛環境的能力有關。“基因組測序讓我們接觸到了更多與此有關的基因，”Denlinger說。
這項研究還揭示了水通道蛋白對南極蠓生存的重要性。絕大多數昆蟲在失水20%時還能生存，但南極蠓能夠耐受70%的水分流失。“能夠在極端脫水狀態下生存，是在低溫環境生存的關鍵。南極蠓的細胞就能夠在這種條件下保持正常功能。”Denlinger說。
在干燥、嚴寒和高紫外線輻射的南極，南極蠓有著令人驚嘆的強大生存能力。研究人員希望從南極蠓研究中獲得與人類有關的啟示，比如對移植用的人類組織進行持續性低溫保存。
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