中国科学家破解蛇类进化之谜：从有腿到无腿的26次艰难演变

中国科学家破解蛇类进化之谜：从有腿到无腿的26次艰难演变

引用

中国科学院

等

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来源

1.

https://cib.cas.cn/jggk/xrld/

2.

http://cib.cas.cn/zzjg/kybm/swdyxbhzx/sldyxbhylycxtd/kycg/

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

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http://www.cib.ac.cn/xwdt/zhxw/202412/t20241210_7453574.html

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

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http://herpmuseum.cib.ac.cn/?page_id=948

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http://www.cib.ac.cn/xwdt/kjqy/202408/t20240807_7247385.html

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

蛇类是地球上最独特的生物之一，它们没有四肢，身体却能灵活地在各种环境中移动。从热带雨林到沙漠，从地面到树上，甚至在水中，都能看到蛇的身影。但你可能不知道，蛇的祖先其实是有腿的。那么，蛇的祖先为什么失去了双腿？这个困扰了科学家们多年的问题，最近终于有了答案。

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级学术期刊《Cell》上发表了一篇重要论文，揭示了蛇类进化的重要遗传机制。这项研究不仅解开了蛇类四肢缺失之谜，还为我们理解脊椎动物的演化提供了新的线索。

李家堂团队选择了来自12个科的14种蛇类进行研究，这些蛇类代表了约84%的现存蛇类物种。研究团队利用先进的基因组测序技术，成功组装了这些蛇类的全染色体水平基因组。此外，他们还结合了之前发表的基因组数据和新测序的转录组数据，构建了一个全面的蛇类系统发育框架。

研究团队发现，蛇类PTCH1蛋白中特异性缺失的三个氨基酸残基，可能是导致其四肢缺失的重要原因。这一发现为长期以来关于蛇类四肢退化的争论提供了新的证据。

除了四肢缺失，蛇类的另一个显著特征是身体延长。研究发现，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。为了适应这种延长，蛇类的内脏器官也呈现出不对称发育的模式。例如，大多数蛇类的左肺趋于退化，而右肺则相对发达。研究团队进一步发现，蛇类丢失了控制器官对称发育的DNAH11和FXJ1B基因，这是导致其肺部不对称发育的关键因素。

研究还探讨了红外感应蛇类和穴居盲蛇类的特殊表型演化机制。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趋同演化有关。而盲蛇类则通过视觉感受RPGRIP1基因的丢失及几丁质酶CHIA基因的快速演化，适应了穴居生活，并形成了专食蚂蚁及蚂蚁卵的独特食性。

这项研究是首次对蛇类进行大规模组学研究，全面揭示了蛇类起源及其特殊表型演化的遗传机制。它不仅增进了我们对蛇类复杂适应性的理解，也为脊椎动物演化生物学等相关学科的发展提供了新的参考。

研究团队表示，未来将聚焦开发玉米蛇为模式动物，开展演化发育生物学研究，并将致力于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。

通过这项研究，我们得以一窥蛇类进化背后的遗传奥秘。从有腿到无腿，从短小到细长，蛇类的演化历程充满了令人惊叹的适应性变化。这些发现不仅让我们更好地理解了蛇类，也为研究其他脊椎动物的演化提供了新的视角。