中國網/中國發展門戶網訊  （記者 王振紅）6月19日，中國科學院成都生物研究所李家堂團隊基於大規模多組學技術與基因編輯等研究手段，全面揭示了蛇類起源及特有表型演化的遺傳機制。相關論文以“Large-scale snake genome analyses provide insights into vertebrate development”為題，發表于國際期刊《Cell》。中國科學院成都生物研究所博士生彭長軍、昆明動物研究所吳東東研究員和成都生物研究所助理研究員任金龍為該論文共同第一作者，成都生物研究所李家堂研究員為該論文的獨立通訊作者。

全球蛇類約4000種，廣泛分佈于除南極洲外的各大洲陸地和海洋，在進化歷史上處於脊椎動物演化的關鍵節點，是脊椎動物的重要類群。蛇類演化出了四肢缺失、身體延長、左右肺不對稱發育等特殊表型，揭示這些特殊表型的遺傳機制對理解脊椎動物演化歷史具有重要意義。

蛇類特有性狀的演化遺傳機制

本研究選取了全球極具代表性的不同支系的蛇類，結合多組學及基因編輯等多學科交叉研究手段，系統闡釋了蛇類的起源與特殊表型演化的遺傳機制。

蛇類系統發育框架

基於染色體水準蛇類基因組數據集構建了迄今最有力的蛇類系統發育框架，推斷蛇類起源於約1.18億年前早白堊紀，支援了蛇類是由蜥蜴演化而來的假説。

蛇類四肢缺失、身體延長、內臟器官不對稱發育等重要遺傳機制

基於譜係基因組與基因編輯等研究發現，蛇類PTCH1蛋白特異性缺失的三個氨基酸殘基可能是其四肢缺失的重要遺傳機制之一。大量編碼及非編碼調控元件的快速演化驅動了蛇類身體的延長。為適應身體延長，蛇類的內臟器官發生了不對稱發育，如其左肺大多趨近於退化，而右肺則較為發達。蛇類丟失了控制器官對稱發育的DNAH11和FXJ1B基因，是其左、右肺不對稱發育的重要遺傳因素。

此外，研究還探討了紅外感應蛇類和穴居的盲蛇類物種特殊表型的演化遺傳機制。研究發現與熱響應相關的PMP22基因和與三叉神經發育相關的NFIB基因的非編碼調控元件的趨同演化是部分蛇類感知紅外光譜的重要遺傳驅動力。而盲蛇類物種則通過RPGRIP1等基因的丟失及CHIA等基因的快速演化以適應穴居生活，並形成專食螞蟻及螞蟻卵的食性。

本研究開創了爬行動物大規模組學研究的先河，對理解脊椎動物演化歷史具有重要意義，將推動動物演化生物學等相關學科的發展。

李家堂團隊未來將聚焦開發玉米蛇為模式動物並開展演化發育生物學研究。同時，圍繞蛇毒等重要遺傳資源的挖掘和運用，為抗蛇毒血清及蛇毒衍生藥物的研發提供科學支撐。研究團隊將推動從基礎科學到應用基礎科學的發展，更好地服務國家重大戰略需求。

本研究得到中國科學院B類先導科技專項、國家自然科學基金等項目的資助。