中国科学家破解蛇类起源之谜：1.18亿年前从蜥蜴演化而来
中国科学家破解蛇类起源之谜：1.18亿年前从蜥蜴演化而来
中国科学院成都生物研究所李家堂团队在《细胞》期刊发表重要研究成果，揭示了蛇类起源于约1.18亿年前的早白垩纪，支持了蛇类是由蜥蜴演化而来的假说，并揭示了蛇类四肢缺失、身体延长、内脏器官不对称发育等重要性状的遗传机制。
蛇类是脊椎动物演化历程中的关键类群，全球约有4000种，广泛分布于除南极洲外的各大洲陆地和海洋。它们独特的形态特征和生态适应性使其成为研究生物演化的重要模型。
研究团队选取了具有代表性的14种蛇类，涵盖了约84%的蛇类物种，通过染色体水平的基因组数据分析，构建了迄今为止最有力的蛇类系统发育框架。研究发现，蛇类起源于约1.18亿年前的早白垩纪，这一时间点与化石记录相吻合，进一步支持了蛇类由蜥蜴演化而来的假说。
在蛇类演化过程中，最引人注目的是其四肢的消失。研究团队通过比较基因组学和基因编辑技术，发现蛇类PTCH1蛋白特异性缺失的三个氨基酸残基，可能是其四肢缺失的重要遗传机制之一。此外，大量编码和非编码调控元件的快速演化驱动了蛇类身体的延长。为适应身体延长，蛇类的内脏器官呈现不对称发育模式，如左肺大多趋近于退化，而右肺则较为发达。研究发现，蛇类丢失了控制器官对称发育的DNAH11和FXJ1B基因，导致其左、右肺的不对称发育。
研究团队还探讨了红外感应蛇类和穴居的盲蛇类物种特殊表型的演化遗传机制。发现与热响应相关的PMP22基因和与三叉神经发育相关的NFIB基因的非编码调控元件的趋同演化，是部分蛇类能够感知红外光谱的重要遗传驱动力。而盲蛇类物种则通过视觉感受RPGRIP1基因的丢失及几丁质酶CHIA的快速演化以适应穴居生活，并形成专食蚂蚁及蚂蚁卵的独特食性。
这项研究率先启动了爬行动物大规模组学研究，全面揭示了蛇类起源及特殊表型演化的遗传机制，对于理解脊椎动物演化历史具有重要意义，并有助于推动脊椎动物演化生物学等相关学科的发展。研究团队未来将聚焦开发玉米蛇为模式动物，并开展演化发育生物学研究，同时将聚焦蛇毒等重要遗传资源的挖掘和运用，为抗蛇毒血清及蛇毒衍生药物的研发提供科学支撑。