海龟令人难以置信的基因可能帮助它们适应快速变化的世界 _海龟

像这只绿海龟这样的绿海龟已经进化出了更多的专门用于免疫的基因。资料来源：Ralph Pace
据美国物理学家组织网（by University of Massachusetts Amherst）：大约1亿年前，一群陆栖海龟来到了海洋，最终进化成了我们今天所知的海龟。然而，使它们能够在世界各地的海洋中茁壮成长的基因基础基本上仍然是未知的。
在最近发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究中，由马萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）领导的一个由48名研究人员组成的国际团队，与莱布尼茨动物园和野生动物研究所（Leibniz Institute for Zoo and Wildlife research）以及脊椎动物基因组项目（Verterite Genome Project）合作，揭示了两种绿色和棱皮龟的令人难以置信的详细基因图谱，其中充满了惊喜，可能是它们在快速变化的世界中生存的关键。
单个物种的基因组包含用于构建该物种的基因指令集，任何物种的基因组测序都是一项巨大的工作。这类似于将整个图书馆翻译成科学家可以阅读的语言，这在过去几十年才有可能实现。对于绿海龟，自2013年以来，包括大约10万条基因信息的“草案”基因组已经可用。
“但是， ”麻省大学阿默斯特分校（UMass Amherst）环境保护博士后研究员、这项新研究的主要作者布莱尔·本特利（Blair Bentley）说，“这些基因信息并没有精确地绘制出来。就好像你走进图书馆，发现地上有10万页。”
为了更精确地对海龟的基因组进行分类，国际团队转向了包括长读测序在内的新技术，这项技术最近被《自然》杂志命名为2022年度方法。这使得对几乎任何生物的基因组进行测序成为可能，并且比以前更准确。
在洛克菲勒大学、脊椎动物基因组实验室（VGL）和马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所（Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics），由VGP主席埃里希·贾维斯（Erich Jarvis）和VGL主任奥利维尔·费德里戈（Olivier Fedrigo）领导，尤金·迈尔斯（Eugene Myers）是这项新研究的共同作者。本特利说：“这些进步使我们能够按照杜威十进制把所有东西都搁置起来，这样我们就可以开始理解所有东西是如何组合在一起的。” 。
一旦本特利和他的合著者正确地组织和注释了基因数据，他们就开始发现惊喜。第一个原因是，尽管绿色植物和棱皮龟在大约6000万年前从一个共同的祖先分化出来，但它们的基因组非常相似。
相似，但不相同。“正是这些差异使它们与众不同，”麻省大学环境保护教授、该论文的两位资深作者之一Lisa Komorske说道。正是这些差异可能是每个物种长期生存的关键，特别是考虑到由于人类活动，绿色和棱皮龟的种群都出现了急剧下降。
事实证明，绿海龟进化出了更多专门用于免疫的基因，这表明免疫系统对新的病原体有更好的准备；以及更多的嗅觉感受器，它们有更好的嗅觉。棱皮龟基因组还表明，它们的遗传多样性较低，历史上的种群水平也较低。
“这既是一种祝福，也是一种诅咒，”科莫罗斯克说， “因为这意味着虽然棱皮龟是一种有韧性的物种，但它们没有太多的遗传多样性来进化以应对快速变化的环境的挑战。“这样的见解将有助于保护生物学家做出更明智的决定，如何最好地保护这些动物，因为它们面临着适应快速变化的地球的挑战。
此外，Bentley和Komorske在海龟基因组中花费的时间越长，人们就越清楚，这两个物种之间的大部分遗传差异不是在大染色体上发现的，而是在曾经被认为是“遗传垃圾”的东西上发现的：微染色体，或小的遗传片段，它们似乎不存在于哺乳动物中，但却是鸟类和爬行动物基因组的特征。
莱布尼茨动物园和野生动物研究所的研究员、该研究的另一位资深作者卡米拉·马佐尼说：“我们发现了这些微染色体上绿色和棱皮龟之间的大部分差异，我们的研究也为关于微染色体在脊椎动物进化中的重要性的越来越多的研究提供了素材。”