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这只“小松鼠”其实更像人

2019-11-15 19:26:56   【浏览】1116

树鼩。中国科学院昆明动物研究所马晓峰拍摄

在广东、广西、云南、贵州和东南亚的自然环境中,有一种小动物经常被误认为松鼠或老鼠。它们有锋利的嘴和大尾巴,甚至溜进农民那里偷蛋。这是树鼩。

看起来像只老鼠,但不是老鼠。最近,中国科学家通过基因组测序进一步证实树鼩是灵长类动物的近亲!在“进化树”上,它比老鼠更接近人类。

这意味着树鼩在生物医学实验中有很大的潜力。例如,科学家发现树鼩是唯一被确认为自然感染乙型肝炎病毒的非灵长类哺乳动物。此外,许多主要疾病,如阿尔茨海默病和近视,现有的“老鼠”动物模型都有缺点,树鼩有望突破这一瓶颈。

上述树鼩基因组研究由中国科学院昆明动物研究所牵头。公司发布的树鼩基因组数据库第二版更新了新版基因组数据、注释信息、群体遗传参数、预测基因共表达网络等。团队科学家告诉记者,该数据库将为树鼩动物模型的研究提供相关基础数据,预计将继续有益于树鼩的研究领域,从而帮助科学家研究人类疾病。

●王世坤,《南方日报》驻北京记者

乍一看,它看起来像只松鼠。

细节更像灵长类动物。

它们也有大尾巴和相似的尺寸。人们经常混淆树鼩和松鼠。早在1825年,科学家们就认为它是“食虫动物”之一。“食虫目动物”过去包括刺猬、鼹鼠、鼩鼱和树鼩鼱等小动物,但随着基因研究等分子分类学的发展,科学家发现食虫目动物的成员彼此并不亲近,而是来自不同的进化分支,这种分类逐渐被抛弃。

树鼩在食虫动物中更为特殊。早在1922年,一些科学家就提出树鼩在形态学上与灵长类动物关系密切,并相继提出了与灵长类动物关系密切的树鼩的一些特征:

例如,树鼩的五个手指(脚趾)中,拇指和其他四个手指是分开的,可以做一些简单的抓握动作。眼眶后面有一个骨性桥,形成骨性眼眶,将眼眶和颧骨完全分开。牙齿有前磨牙;中耳的结构类似狐猴...

此外,树鼩的大脑相对发达,嗅觉神经区域较小,前额叶发达,非常像灵长类动物。然而,老鼠等的前额叶。几乎没有发展起来。

当然,在树鼩中还没有发现灵长类动物的一些共同特征。因此,树鼩是否是灵长类动物,它们与人类的亲缘关系有多远,以及它们是否是“最低级的猴子”,长期以来一直存在争议。在不同时期的教科书和科普书籍中,树鼩也有不同的分类。

填补数据库空白

为人类疾病研究奠定基础。

直到2013年,中国科学院昆明动物研究所研究员姚永刚带领相关研究团队,结合华大基因对树鼩全基因组进行测序。综合获得树鼩的遗传特征,获得序列覆盖率为79x的基因组框架图,证实树鼩与灵长类动物的亲缘关系最近。

"然而,这个基因组框架覆盖的基因组并不完整."中国科学院昆明动物研究所副研究员、研究小组成员范宇说。

例如,组装基因组中有223,607个缺口,其中2091个位于基因编码区。这些问题阻碍了树鼩基因组信息的进一步深入分析和挖掘。

“为了获得更高质量的树鼩基因组序列图,最近,该团队进一步利用三代基因组测序技术获得了更高质量的树鼩基因组序列,并最终在染色体组装水平上获得了树鼩基因组的精细图。”范玉介绍。据报道,树鼩基因组的新版本已经填补了第一版基因组中约73%的装配缺口(163,220),并且基因编码区中的所有缺口都已被填补。

基于第二版基因组信息,研究人员发现树鼩基因组中的第一行占基因组的18.54%,与人类的基因组相似。与人类、恒河猴和小鼠基因组相比,树鼩基因组有221个结构变异,恒河猴基因组有188个结构变异,小鼠基因组有387个结构变异。“有些结构变异只发生在树鼩和灵长类动物身上。这一结果还表明树鼩和灵长类动物在基因组上比小鼠有更高的相似性。”

树鼩基因组测序的结果也形成了第一个树鼩基因组数据库,实现了基因组数据的自由存取和共享。研究小组成员、中国科学院昆明动物研究所副研究员许玲(Xu Ling)告诉记者,树鼩基因组数据库自2014年11月开放以来,已经接待了12.2万人次的访问。

为什么要建立数据库?许玲解释说,基因组测序已经成为新时期生命科学研究的基本手段,大量的生物数据不断产生。传统的研究方法没有时间快速消化这些新数据。为了进一步处理、分析和利用这些大数据,必须采用有效的方法对其进行适当的管理和维护,这就需要建立生物信息学数据库。

就树鼩而言,许玲认为树鼩动物模型需要更多的基础数据和关键数据来进行人类疾病机制分析和新药发现。要解决这个问题,首先需要获得基因组数据。“我们希望利用树鼩基因组信息来指导树鼩疾病动物模型的建立。”

用作实验动物

树鼩比老鼠有更多的优势。

回顾人类医学的发展,实验动物的形象是不可或缺的。从人们最熟悉的狗、鸡、兔、小鼠到猴子,由于它们与人类生活的关系或它们自己的分类和生理结构,它们已经成为人类医学和免疫学发展的实验者。

其中,老鼠是最常用的实验动物。北京实验动物管理处曾统计,2015年中国使用的实验动物数量达到1155.54万只(不包括用于疫苗生产的鸡/鸡胚和大量繁殖的实验鱼),使用的小鼠数量超过700万只。

姚永刚表示,低等动物的优势是实验周期短、成本低、基因操作方便。缺点是它和人类很不一样。相反,非人灵长类和人类之间的差异很小,研究结果可以很容易地直接转化为临床应用。缺点是实验周期长、成本高、基因操作困难。“然而,在研究人类特有疾病和大脑更高认知功能的整体水平上,使用非人灵长类动物具有不可替代的优势。”

许玲解释说树鼩与人类关系密切,在为“老鼠”的许多重大疾病建立动物模型方面存在许多问题。然而,树鼩在神经发育、病毒感染和心理压力模式方面与灵长类动物非常相似,包括人类。树鼩还具有体积小、繁殖快、繁殖周期短和饲养成本低的特点。

此外,非人灵长类动物在实验中也面临道德和伦理问题。当研究人员面对猴子等动物时,他们总是有很大的心理障碍。

昆明医科大学李树清教授用树鼩研究脑缺血疾病。他曾在一次采访中说,“猴子离人类太近了,我不忍心每次都看到它们。与猴子相比,用树鼩做实验会让我们相对放松。”

近视、乙肝、抑郁症等

树鼩可以研究它。

许玲表示,树鼩因其体积小、繁殖快、繁殖周期短、繁殖成本低、与人类相似性高,已被广泛应用于人类疾病模型的研究达30多年,尤其是病毒学领域。

许玲指出树鼩在人类病毒性肝炎模型研究领域具有独特优势。例如,她说乙型肝炎病毒具有高度的物种特异性,人类和黑猩猩是乙型肝炎病毒感染的自然宿主。迄今为止,树鼩是唯一被确认为自然感染乙型肝炎病毒的非灵长类哺乳动物。

此外,由于黑猩猩濒临灭绝,以及经济和伦理问题,树鼩,灵长类动物的“近亲”,在乙肝研究中变得越来越重要。

20世纪80年代,中国研究人员首次发现树鼩可能感染乙型肝炎病毒。随后的研究进一步表明,感染乙型肝炎病毒的树鼩能产生类似人类“慢性病”甚至肝癌症状的病理变化。

此外,中国学者基于树鼩感染人乙肝病毒的原代肝细胞细胞模型,成功证明了钠离子-牛磺酸共转运体(ntcp)是乙肝病毒感染肝细胞的特异性受体,这部分解释了乙肝病毒感染的物种特异性,是乙肝病毒感染机制研究的重大突破。

上述研究证实树鼩在乙型肝炎病毒体内外感染研究中均优于其他实验动物,作为乙型肝炎动物模型具有潜在的应用价值,是研究乙型肝炎病毒感染分子机制的理想动物许玲解释道。此外,树鼩也被发现感染丙型肝炎病毒、单纯疱疹病毒、禽流感病毒等。,在建立传染病模型方面具有很好的前景。

树鼩也可以帮助抑郁症研究。研究表明树鼩对心理压力很敏感,心理压力是抑郁症的主要原因之一。国际研究发现,束缚应激可导致树鼩皮质醇的增加,这是灵长类动物的独特特征,而啮齿类动物的应激反应则反映在皮质酮的增加上。进一步研究发现树鼩皮质醇的持续增加可导致海马ca3神经元萎缩,这与人类抑郁症患者海马萎缩现象高度一致。

同样在神经疾病领域,科学家发现老年树鼩具有类似于人类阿尔茨海默病的病理老年斑。此外,通过对树鼩基因组的分析,发现与阿尔茨海默病相关的人类基因与树鼩具有较高的序列同源性。

此外,树鼩的视网膜上有圆锥细胞,能够分辨红色、黄色和绿色。一些研究表明树鼩最初有双目视觉或立体视觉。许玲指出树鼩在大脑视觉中心功能的研究中也发挥了重要作用。目前,树鼩在近视、视网膜基础和功能、视皮层、视神经、角膜等方面取得了进展。特别是树鼩已经成为国际公认的近视模型。

规划和协调:张智超

体型:体长约20厘米,体重50-270克。

食性:主要是昆虫,也以幼鸟、幼小动物和植物果实为食。

习惯:擅长攀爬、跳跃,动作敏捷,胆小怕事,地域意识强。

树鼩

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