利用转录组数据分析高原鼢鼠和裸鼹鼠基因的趋同进化

地下鼠由于长期适应于地下洞道生活,在诸多生物学特征上都产生了一定的趋同进化现象,但目前尚未在分子水平分析其趋同进化特征。本研究利用高通量测序数据,从氨基酸位点变化和基因表达量水平,分析两种亲缘关系较远的地下鼠———高原鼢鼠和裸鼹鼠的趋同进化。氨基酸位点变化分析显示,两种地下鼠的54个基因都存在至少一个理论趋同进化位点,其中13个基因可以找到相对明确的表型功能注释。基因表达量分析显示,两种地下鼠在转录组水平的总体表达模式上存在趋同效应;有103个基因在两种地下鼠脑中的表达量是作为对照的地上鼠(小鼠、豚鼠)表达量的3倍以上,其中有20个基因可以找到相对明确的表型功能注释。本研究的结果表明,高原鼢鼠和裸鼹鼠为了适应地下生活方式,在氨基酸序列和基因表达量水平上都产生了一定程度的趋同进化。其中,低氧适应相关基因(氧运输、氧代谢、DNA修复等)是地下鼠进化适应的最重要组成部分,挖掘器官(尤其是肌肉)功能相关基因的重要性次之,能量代谢及平衡相关基因也是地下鼠适应性进化的关键要素。