溫泉蛇的起源演化與青藏高原的形成和隆起有關(guān)系
（神秘的地球uux.cn）據(jù)中國科學(xué)院成都生物研究所（作者 吳威）：10月11日，《科學(xué)》雜志新聞欄目以“Secrets of Tibet’s hot-spring snakes revealed”為題對中國科學(xué)院成都生物研究所李家堂研究團(tuán)隊(duì)的起源青藏溫泉蛇系列研究成果進(jìn)行了報道。 
文章提到，演化有關(guān)昆明外圍女那個靠譜（電話微信156-8194-*7106）昆明外圍真實(shí)可靠快速安排自2015年起，高原李家堂研究團(tuán)隊(duì)聚焦溫泉蛇高原極端環(huán)境適應(yīng)與演化機(jī)制相關(guān)研究，成和于2018年首次公布了西藏溫泉蛇基因組草圖，隆起并揭示了溫泉蛇屬物種適應(yīng)高原低氧及強(qiáng)紫外的溫泉遺傳機(jī)制，研究成果發(fā)表于PNAS。起源青藏在此基礎(chǔ)上，演化有關(guān)研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合行為學(xué)，高原比較基因組學(xué)以及膜片鉗實(shí)驗(yàn)等技術(shù)方法，成和進(jìn)一步揭示了溫泉蛇溫度感知能力的隆起昆明外圍女那個靠譜（電話微信156-8194-*7106）昆明外圍真實(shí)可靠快速安排進(jìn)化遺傳機(jī)制。基于更新的溫泉高質(zhì)量基因組，團(tuán)隊(duì)還開展了西藏溫泉蛇和四川溫泉蛇的起源青藏群體基因組學(xué)研究，為其保護(hù)提供重要科學(xué)支撐。演化有關(guān)相關(guān)研究成果分別發(fā)表于The Innovation、Molecular Ecology和Zoological Research。 
青藏高原具有氣候寒冷、氧氣含量低、紫外線強(qiáng)烈等特點(diǎn)，對高原上生活的動物來說是巨大的挑戰(zhàn)，同時也是研究動物對高海拔環(huán)境適應(yīng)的天然實(shí)驗(yàn)室。此前已有關(guān)于人類、牦牛等恒溫動物適應(yīng)高原環(huán)境遺傳機(jī)制的研究，但缺乏變溫動物的相關(guān)研究。溫泉蛇是揭開變溫動物高海拔適應(yīng)之謎的良好動物模型。 
溫泉蛇屬Thermophis隸屬于食螺蛇科，目前包括3個物種：西藏溫泉蛇Thermophis baileyi、四川溫泉蛇T. zhaoermii和香格里拉溫泉蛇T. shangrila，它們是中國特有珍稀保護(hù)物種，為國家一級保護(hù)動物，也是世界上分布海拔最高的蛇類類群之一，均生活于青藏高原海拔3500–4400米的地區(qū)。溫泉蛇的起源和演化與青藏高原的形成和隆起有著密切的聯(lián)系。 
世界上大多數(shù)蛇類生活在熱帶或亞熱帶地區(qū)，高原的寒冷環(huán)境通常不利于蛇類的繁衍生息。溫泉蛇作為世界上分布海拔最高的蛇類類群之一，并且能夠在高原隆升和冰河期的劇烈氣候變化中幸存下來，意味著其必然具有特殊的溫度適應(yīng)策略。研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合野外調(diào)查和文獻(xiàn)調(diào)研，整理了高原地?zé)豳Y源以及溫泉蛇的分布信息，發(fā)現(xiàn)溫泉蛇高度偏好溫泉生境。通過趨熱行為學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，相較于另外兩種低海拔蛇類，溫泉蛇能夠更快速地定位到高溫區(qū)域，且對高溫區(qū)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的偏好，提示溫泉蛇具有高效的溫度感知能力。 
通過進(jìn)一步比較基因組分析發(fā)現(xiàn)，溫泉蛇中溫度感知和調(diào)節(jié)能力相關(guān)的基因發(fā)生了進(jìn)化改變，其中TRPA1包含3個溫泉蛇特有的氨基酸替換，這些位點(diǎn)的突變可能會改變蛋白的空間構(gòu)象，并改變跨膜通道中陽離子流通性。膜片鉗實(shí)驗(yàn)表明，這三個位點(diǎn)的改變不會導(dǎo)致TRPA1溫度響應(yīng)閾值的改變，但是會增強(qiáng)其熱敏感性和熱誘導(dǎo)開放程度。這有利于溫泉蛇對溫暖環(huán)境做出更快速的應(yīng)答。上述結(jié)果與趨熱行為學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符。 
TRPA1也是具有唇窩/頰窩蛇類感知紅外熱源的重要分子元件之一。紅外蛇類感知紅外主要由于TRPA1的特有突變，通過改變其對溫度的敏感閾值來實(shí)現(xiàn)，這與溫泉蛇中改變TRPA1對熱的敏感性不同，提示蛇類可能存在兩種不同的溫度感知分子策略。其中，TRPA1蛋白中ANKs結(jié)構(gòu)域位于細(xì)胞膜一側(cè)，提供與配體相互作用的基礎(chǔ)，可能參與蛇類紅外感應(yīng)功能中溫度敏感閾值的調(diào)整；而TM1到TM6結(jié)構(gòu)域位于跨膜區(qū)，是該離子通道的主體結(jié)構(gòu)，溫泉蛇TM6區(qū)域位點(diǎn)的突變可能通過改變離子通道的構(gòu)象，實(shí)現(xiàn)相同溫度刺激下開放程度的增加。相關(guān)研究成果以題為“Temperature acclimation in hot-spring snakes and the convergence of cold response”于近期發(fā)表于The Innovation。 
溫泉蛇的起源和演化與青藏高原的形成和隆起有著密切的聯(lián)系。研究團(tuán)隊(duì)還開展了西藏溫泉蛇群體基因組學(xué)研究，探究該物種的群體遺傳結(jié)構(gòu)、種群歷史動態(tài)以及對群體分化產(chǎn)生作用的地理、氣候以及微環(huán)境等趨動因素。 
基于全基因組SNPs分析表明，西藏溫泉蛇在遺傳上被分為三個類群，按地理分布被定義為西部、中部和東部類群，其中西部類群與另兩者遺傳差異最大；盡管存在分化，但群體間廣泛存在基因流。其中，中部分類群因其所處地理位置特殊性一定程度上承載了東、西部類群基因交流傳遞的角色；對西藏溫泉蛇的種群歷史動態(tài)研究則提示，氣候因素、地理結(jié)構(gòu)以及溫泉微環(huán)境差異對促進(jìn)其分化和塑造其分布格局具有重要作用。 
同時，作為國家重點(diǎn)保護(hù)物種，研究團(tuán)隊(duì)對西藏溫泉蛇遺傳多樣性等內(nèi)容進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，西藏溫泉蛇具有較低的基因組雜合度（0.016%到0.034%），較高的近交系數(shù)（0.779到0.926）以及遺傳負(fù)荷；對西藏溫泉蛇的染色體結(jié)構(gòu)變異分析也反映出該物種較低的多樣性水平。研究成果可為西藏溫泉蛇及其他高原物種保護(hù)策略的制定提供科學(xué)支撐。該成果以題為“Genomic evidence reveals intraspecific divergence of the hot-spring snake (Thermophis baileyi), an endangered reptile endemic to the Qinghai-Tibet Plateau”于近期發(fā)表于Molecular Ecology。 
溫泉蛇作為世界上分布海拔最高的蛇類類群之一，高度依賴青藏高原的溫泉生境，為探究蛇類極端環(huán)境適應(yīng)提供了理想的模型。李家堂研究團(tuán)隊(duì)以溫泉蛇為動物模型，長期致力于高原變溫動物的適應(yīng)性演化機(jī)制研究。未來期望整合多學(xué)科技術(shù)手段與多維度數(shù)據(jù)，繼續(xù)深入探尋這類神奇的動物在青藏高原上生存與演化的“秘密”。（原標(biāo)題：《科學(xué)》雜志新聞欄目報道李家堂研究團(tuán)隊(duì)溫泉蛇系列研究成果）

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