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四川在线记者 王培哲
6月19日，一篇关于蛇类起源、演化和遗传机制的论文，以“Large-scale snake genome analyses provide insights into vertebrate development”为题，发表在国际期刊Cell上，作者是来自中国科学院成都生物研究所的李家堂团队。
研究历时超5年，论文回答了三个备受关注的问题——为什么蛇类没有四肢？为什么蛇类的左右肺不一样大？为什么有的蛇能够感知红外光谱？
依托谱系基因组与基因编辑等技术，研究发现，蛇类DNA中某种蛋白的不完整，可能是其四肢缺失的重要遗传机制之一；受外界环境变化，蛇类DNA中部分“元器件”发生快速演化，驱动了蛇类身体的延长，为适应身体延长，蛇类的内脏器官发生了不对称发育，导致左肺大多趋近于退化，而右肺则较为发达；蛇类DNA中与热响应和三叉神经发育相关的部分发生趋同演化，让部分蛇类逐步具备感知红外光谱的能力。
选择蛇类作为研究对象，是因为其在自然演化过程中具有特殊地位。蛇类作为脊椎动物的重要类群，见证了脊椎动物从“水里游”进化到“地上跑”“天上飞”的过程。上亿年的演化过程中，蛇类出现了四肢缺失、身体延长、左右肺不对称发育等结构和功能方面的特性。
为了摸清蛇类的起源，以及出现特殊结构和功能的遗传机制，李家堂团队基于蛇类基因组大数据，构建起一套蛇类系统发育框架，推断蛇类起源于约1.18亿年前的早白垩纪，证明了蛇类是由蜥蜴演化而来。
李家堂研究员认为，研究结果为人类遗传疾病、生物传感器以及蛇毒衍生药物等领域，创造了更多想象空间。
“有人天生患有肺部疾病，有人出生时相邻手指连为一体。针对这些遗传疾病，如果用传统的小白鼠作为实验样本，还不够理想。蛇类在演化过程中左右肺大小出现差异，四肢逐渐消失，更具参考价值。”李家堂研究员还认为，针对能够感知红外光谱的蛇类进行研究，也为盲人重获光明提供了思路。
在上述研究领域替代小白鼠的，可能是玉米蛇。李家堂研究员告诉记者，玉米蛇是一种无毒的宠物蛇，已人工培育出各种不同体色、纹路、无鳞等品系，是较为理想的“实验动物”。“团队未来会聚焦将玉米蛇开发为类似小白鼠的‘实验样本’，开展演化发育生物学研究。同时，还将利用玉米蛇开展蛇毒等重要遗传资源的挖掘和应用，为抗蛇毒血清及蛇毒衍生药物的研发提供科学依据。”
李家堂介绍，目前以蛇毒为基础，已经衍生出降压药、抗血小板聚集药等药物，如果可以将蛇毒中的蛋白质转化机制分析清楚，能为更多创新药的研发提供思路。
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