中国学者破解蛇类进化之谜：从四肢缺失到红外感应的遗传密码

中国学者破解蛇类进化之谜：从四肢缺失到红外感应的遗传密码

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1.

https://new.qq.com/rain/a/20250127A02UNE00

2.

https://cib.cas.cn/xwdt/kjqy/202408/t20240807_7247526.html

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https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2025/2/538289.shtm

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https://cib.cas.cn/xwdt/mtgz/202408/t20240807_7249142.html

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https://news.bioon.com/article/33f48613235e.html

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https://www.ctdsb.net/c1673_202502/2364251.html

7.

https://www.jfdaily.com/news/detail?id=853657

蛇类是地球上最独特的生物之一，它们没有四肢，却能灵活地在各种环境中移动；它们可以吞下比自己体形大得多的猎物；它们的感官系统也与大多数动物大不相同。这些独特的特征让蛇类成为研究生物进化和发育生物学的理想模型。

2023年6月，中国科学院成都生物研究所李家堂团队在国际顶尖学术期刊《Cell》上发表了一篇重要论文，全面揭示了蛇类起源及其特殊表型演化的遗传机制。这项研究不仅增进了我们对蛇类进化的理解，也为脊椎动物发育生物学提供了新的见解。

蛇类的四肢是如何消失的？这个问题一直困扰着科学家。李家堂团队通过比较基因组学研究发现，蛇类PTCH1蛋白特异性缺失了三个氨基酸残基，这可能是导致其四肢缺失的关键原因。这一发现首次从分子层面揭示了蛇类四肢退化的遗传机制。

除了四肢缺失，蛇类的另一个显著特征是身体极度延长。研究团队发现，大量编码及非编码调控元件的快速演化驱动了蛇类的身体延长。为了适应这种特殊的身体结构，蛇类的内脏器官也呈现出不对称发育的模式。例如，它们的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，这导致了其左右肺的不对称发育。

蛇类的感官系统也经历了独特的进化。红外感应蛇类（如蟒蛇、蚺蛇和蝰蛇）能够感知红外光谱，这与PMP22基因和NFIB基因的非编码调控元件的趋同演化有关。而穴居的盲蛇类则通过视觉感受RPGRIP1基因的丢失及几丁质酶CHIA的快速演化，以适应地下生活，并形成了专食蚂蚁及蚂蚁卵的独特食性。

这项研究采用了大规模多组学技术和基因编辑技术。研究团队从头组装了12个科的14种蛇类的基因组，这些科涵盖了约84%的蛇类物种。通过比较基因组学分析，研究团队能够识别出与蛇类特殊表型相关的基因、调控元件和结构变异。功能实验进一步验证了这些遗传变异对表型的影响。

这项研究不仅揭示了蛇类特殊表型的遗传基础，还为我们理解脊椎动物的进化提供了重要线索。蛇类作为脊椎动物中一个独特的分支，其进化历程反映了生物如何通过基因突变和调控元件的变化来适应环境。这些发现对于研究其他脊椎动物的发育和进化具有重要参考价值。

尽管这项研究已经取得了重要突破，但蛇类进化的许多细节仍有待进一步探索。例如，蛇类如何发展出如此多样化的毒液系统？它们如何适应极端的饮食习惯？这些问题的答案可能同样隐藏在它们的基因组中，等待科学家们去揭示。

李家堂团队的研究为我们打开了一扇了解蛇类进化奥秘的大门，也为未来的研究奠定了坚实的基础。随着技术的进步和研究的深入，我们有望更全面地理解这些独特生物的进化历程，以及它们如何在地球上生存和繁衍了1.18亿年。