科技日報記者 趙漢斌
回聲定位是哺乳動物趨同進化的經(jīng)典范例。記者2日從中國科學院昆明動物研究所獲悉，該所施鵬研究員團隊與劉振研究員團隊合作，首次從表觀遺傳調(diào)控層面揭示了不同回聲定位哺乳動物海馬腦區(qū)存在的分子趨同機制，為理解這一復雜行為的進化起源提供新視角。該研究成果在線發(fā)表于英文期刊《科學中國·生命科學》。
在漫長歷史中，至少有蝙蝠、齒鯨、豬尾鼠等5個遠緣哺乳動物類群獨立形成了回聲定位的本領。這種能力依賴聽覺系統(tǒng)和神經(jīng)處理機制，展現(xiàn)出驚人的功能相似性，是研究自然選擇如何重復塑造復雜性狀的理想模型。
施鵬、劉振等人創(chuàng)新性整合染色質(zhì)可及性測序、轉(zhuǎn)錄組測序和透射電鏡等技術手段，系統(tǒng)比較中華菊頭蝠、普通長翼蝠等回聲定位蝙蝠與大婁山豬尾鼠的海馬區(qū)基因調(diào)控特征。研究發(fā)現(xiàn)，這些物種海馬區(qū)存在222個共享開放染色質(zhì)區(qū)域，數(shù)量顯著高于隨機預期。共享區(qū)域在回聲定位物種中促進形成更復雜基因調(diào)控網(wǎng)絡，與突觸可塑性相關通路密切相關。透射電鏡觀察結(jié)果顯示，豬尾鼠海馬區(qū)突觸密度和線粒體密度顯著高于實驗室小鼠，與基因調(diào)控網(wǎng)絡預測功能強化一致。研究還發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)聽覺相關基因在海馬區(qū)調(diào)控網(wǎng)絡中異?；钴S，可能參與空間定位等功能構(gòu)建。
此項研究，還突破了傳統(tǒng)研究主要關注蛋白質(zhì)編碼基因趨同進化的局限，證實非編碼調(diào)控區(qū)域的進化重復性同樣是行為趨同的關鍵驅(qū)動力；另一方面確立了豬尾鼠這一新型模式動物類群的研究價值，其與實驗室小鼠相近的遺傳背景為未來深入解析回聲定位的神經(jīng)機制提供了理想平臺。這一重要成果，不僅為理解復雜性狀的進化機制提供了新范式，也為未來揭示回聲定位的神經(jīng)編碼原理和演化規(guī)律奠定了重要基礎。
