切葉蟻基因組揭示社會(huì)行為與共生關(guān)系的進(jìn)化事件 _基因

來自丹麥哥本哈根大學(xué)、深圳華大基因研究院的國際研究小組共同主導(dǎo)完成了切葉蟻Acromyrmex echinatior的基因組測序與分析工作。通過與其它已知螞蟻基因序列比較及分析發(fā)現(xiàn)一些特定基因與切葉蟻社會(huì)行為及共生方式具有重要的關(guān)系，此成果為社會(huì)行為學(xué)等研究奠定了重要的遺傳學(xué)基礎(chǔ)，并使人們對切葉蟻這種特殊的生物有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)與了解。該研究成果于6月30日在國際知名雜志Genome Research (www.genome.org)上在線發(fā)表。
農(nóng)業(yè)的發(fā)展在人類文化進(jìn)化過程中具有非常重要的意義,但是人類并不是唯一采用這種生活方式的生物。在中美洲、南美洲以及美國南部,有一種螞蟻同樣能夠進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 。它們從樹木和其它植物上切下葉子，將葉片用來種植真菌，并且用長出的真菌為整個(gè)蟻群提供食物。這種共生方式對切葉蟻本身非常有利，但卻會(huì)破壞莊稼，所以對人類農(nóng)業(yè)也構(gòu)成了巨大的威脅。
自從15年前，科學(xué)家在巴拿馬發(fā)現(xiàn)Acromyrmex echinatior是一個(gè)新的切葉蟻物種之后，研究人員用其作為模式生物進(jìn)行了大量的生物學(xué)和行為學(xué)研究，但是對其農(nóng)業(yè)方式的遺傳基礎(chǔ)知識(shí)卻知之甚少。通過對Acromyrmex echinatior全基因組測序及分析，研究人員發(fā)現(xiàn)在切葉蟻的基因組中有兩個(gè)基因家族發(fā)生了顯著擴(kuò)張，這是研究報(bào)告中最重要的發(fā)現(xiàn)之一。哥本哈根社會(huì)進(jìn)化中心的Sanne Nygaard博士說：“根據(jù)這些基因在其他物種中的功能,我們認(rèn)為這些基因與該物種的生殖方式和其與真菌所形成的特殊共生關(guān)系具有密切關(guān)聯(lián) 。與該切葉蟻生殖方式和共生方式的進(jìn)化相關(guān)的特定基因組特征的發(fā)現(xiàn)是本項(xiàng)工作的一個(gè)重要突破。”
神經(jīng)肽在很多生物學(xué)過程中起著重要的作用。研究人員在比較切葉蟻和其它已知序列螞蟻的編碼神經(jīng)肽的基因時(shí)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)特別令人驚訝的結(jié)果。他們本以為在棲息地、食性和行為等方面都有很大差別的螞蟻，其各自編碼神經(jīng)肽的基因也應(yīng)會(huì)有很大不同，但結(jié)果卻正好相反。Nygaard博士介紹說：“我們發(fā)現(xiàn)在所有參與比較的螞蟻基因組中都存在著相同的神經(jīng)肽基因，這表明這些基因是非常保守的。”研究人員認(rèn)為所有螞蟻的神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)可能都含有一個(gè)非常類似的構(gòu)造，并推測其可能在所有螞蟻的祖先時(shí)就已進(jìn)化形成。
哥本哈根社會(huì)進(jìn)化中心的 Jacobus Boomsma博士補(bǔ)充說：“目前，我們只是對切葉蟻Acromyrmex echinatior的這種特殊行為方式進(jìn)行了初步研究，在未來的幾年里我們還將會(huì)對這些特定的基因在不同情況下的表達(dá)模式等內(nèi)容進(jìn)行更加深入的研究” 。
在此之前，深圳華大基因研究院比較基因組研究中心與其他國際合作單位在Science雜志上首次公布了兩個(gè)螞蟻（弓背蟻Camponotus floridanus及印度跳蟻Harpegnathos saltator）的基因組圖譜及相關(guān)分析結(jié)果，使得社會(huì)性昆蟲研究進(jìn)入一個(gè)新的階段。切葉蟻基因組是這一團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域取得的又一次重要成果。深圳華大基因研究院比較基因組研究中心負(fù)責(zé)人張國捷博士表示：“基于此研究基礎(chǔ)，憑借華大基因大規(guī)模的測序平臺(tái)和強(qiáng)大的生物信息學(xué)分析能力，我們計(jì)劃與國際聯(lián)盟共同發(fā)起“百種社會(huì)性昆蟲基因組計(jì)劃” ，旨在構(gòu)建出社會(huì)性昆蟲基因組進(jìn)化圖譜，并從基因組綜合比較的角度對社會(huì)行為的遺傳機(jī)制開展深入研究。該研究計(jì)劃將極大的推動(dòng)我們對行為遺傳分子機(jī)制的研究，并可以為深入了解人類自身行為方式的內(nèi)在遺傳本質(zhì)提供重要借鑒意義。”
【切葉蟻基因組揭示社會(huì)行為與共生關(guān)系的進(jìn)化事件】
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