新華報(bào)業(yè)網(wǎng)訊北極有北極熊，南極有企鵝，一條長(zhǎng)長(zhǎng)的赤道讓這兩種極地嗜冷動(dòng)物永遠(yuǎn)無(wú)法相見(jiàn)，而青藏高原極為嚴(yán)苛的高海拔、惡劣的自然環(huán)境，又賦予了藏羚羊抗缺氧、耐高寒、擅奔跑的特點(diǎn)。這些生物是如何在惡劣的極地環(huán)境下存活下來(lái)的，它們的基因中到底隱藏著怎樣的“極限秘密”，全球變暖的環(huán)境下，它們的基因天書(shū)是否發(fā)生了改變？
這些秘密都有望揭開(kāi)，近日，華大基因研究院聯(lián)合國(guó)內(nèi)外多家研究機(jī)構(gòu)，宣布啟動(dòng)“世界三極”動(dòng)物基因組研究項(xiàng)目。專(zhuān)家將針對(duì)包括企鵝、北極熊和藏羚羊等三種分別生長(zhǎng)于南、北極和高海拔嚴(yán)酷環(huán)境下的動(dòng)物，分別展開(kāi)基因組測(cè)序、生物信息分析及研究工作，破譯這三種極地生物的基因無(wú)字天書(shū)，解讀它們的生命進(jìn)程。
背景
變暖影響極地動(dòng)物生存
華大基因研究院的張勇博士告訴記者，看似原始的極地環(huán)境，那里的生物也開(kāi)始受到全球變暖趨勢(shì)的威脅，它們影響著南北兩極和青藏高原的生態(tài)系統(tǒng)，影響著這些極地生物的生存環(huán)境。
記者了解到，此前由多國(guó)科學(xué)家聯(lián)合進(jìn)行的針對(duì)極地海域動(dòng)物種群的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，全球變暖已經(jīng)改變了極地動(dòng)物的分布，比如，在部分北極海域甲殼類(lèi)生物中，小型的橈足類(lèi)生物越來(lái)越多，稍大點(diǎn)的同類(lèi)物種則越來(lái)越少，這一變化可能也與全球變暖有關(guān)。而這些個(gè)別物種的變化可能會(huì)影響全球食物供應(yīng)系統(tǒng)。
張勇博士告訴記者，此次中外科學(xué)家啟動(dòng)世界三極動(dòng)物基因組研究正是在全球變暖的大背景下展開(kāi)的，為的是更好地還原三極動(dòng)物在各自極端條件下為適應(yīng)生存所發(fā)生的進(jìn)化選擇事件和特點(diǎn)。
選擇
極地動(dòng)物測(cè)序主角確定
極地環(huán)境中，眾多的動(dòng)物群體中，什么動(dòng)物將會(huì)最先擁有自己的完整的基因圖譜？張勇告訴記者，目前世界三極的動(dòng)物基因測(cè)序的主角已定，分別是企鵝、北極熊和藏羚羊，它們是極地最具代表性的動(dòng)物。
據(jù)介紹，企鵝經(jīng)歷了地球上多次氣候變暖，企鵝從未進(jìn)行大規(guī)模遷徙，物種進(jìn)化速率緩慢。北極熊是世界上最大的陸地食肉動(dòng)物，由于全球氣候變暖，目前整個(gè)北極地區(qū)北極熊的數(shù)量已銳減至約2萬(wàn)-2.5萬(wàn)頭。藏羚羊是我國(guó)青藏高原特有的物種，棲息在海拔3500～5500米的高寒草甸和荒漠中。
記者了解到，目前，計(jì)劃前期對(duì)北極熊、企鵝及藏羚羊的樣本采集工作已完成。其中，他們還特別留心地采集了這三種動(dòng)物多個(gè)不同品種的樣本，以便在下一步基因測(cè)序工作中挑選最為適宜的研究對(duì)象。
研究
“無(wú)字天書(shū)”這樣破譯
世界三極動(dòng)物的如同天書(shū)似的基因圖譜如何破譯？張勇博士告訴記者，這次的基因測(cè)序和大熊貓基圖譜的繪制大致相同，將采用新一代測(cè)序技術(shù)完成其全基因組序列圖譜的構(gòu)建，在東南大學(xué)的無(wú)錫生物芯片就有這樣的破譯基因圖譜的先進(jìn)設(shè)備，它可以將過(guò)去十幾年完成的測(cè)序工作縮短到1個(gè)月至2個(gè)月。
在基因測(cè)序前，專(zhuān)家們先將極地動(dòng)物的血液保存在試管里，溶解在化學(xué)試劑中，然而送往各個(gè)分工單位進(jìn)行前期的大熊貓基因組DNA序列的檢測(cè)，基因測(cè)序產(chǎn)生出來(lái)密密麻麻的數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后利用機(jī)器來(lái)將這一本“天書(shū)”破譯出來(lái)。
張勇博士說(shuō)，三極動(dòng)物的基因測(cè)序的整個(gè)過(guò)程和首張熊貓基因圖譜相似，但是工作量更大。據(jù)了解，目前一臺(tái)測(cè)序機(jī)器，三天左右可以測(cè)出一個(gè)基因組的長(zhǎng)度，然后專(zhuān)家們?cè)賹⑦@些基因組對(duì)此“拼接”成完整的圖譜，從而完成對(duì)于三極動(dòng)物的生命解讀。
揭謎
變暖后極地動(dòng)物如何改變
張勇博士告訴記者，這次極地動(dòng)物的基因測(cè)序，將解讀這些極地動(dòng)物的全部遺傳信息，還要探索其作為一個(gè)物種進(jìn)化能力和適應(yīng)嚴(yán)酷環(huán)境的基因組基礎(chǔ)，它不僅將填補(bǔ)此類(lèi)動(dòng)物的基因組的研究空白，而且還將會(huì)從這個(gè)層面上為極端環(huán)境下的物種保護(hù)，以及氣候的監(jiān)控提供依據(jù)。
這好比過(guò)去科學(xué)家只能通過(guò)觀察極地動(dòng)物的行為和少量的基因片斷來(lái)了解這三種極地動(dòng)物，而即將完成的極地動(dòng)物的全基因圖譜，就好似建立了一個(gè)權(quán)威的北極熊、企鵝和藏羚羊的圖書(shū)館，專(zhuān)家們將對(duì)它們的每一個(gè)基因序列標(biāo)上號(hào)，在圖譜館里整齊擺放，并且建成一個(gè)共享資料。根據(jù)目前的測(cè)序和生物信息分析研究進(jìn)展，張勇說(shuō)，全球三極動(dòng)物的基因圖譜將會(huì)在今年年底完成。【進(jìn)入氣候變化頻道】
