Nature文章：驚人的基因組相似性

　　蝙蝠和海豚獨立地進化出各自的回聲定位系統。盡管它們的聲吶感官系統起源及機制不同，但似乎有一些相似的基因參與其中。現在發表于9月4日《自然》(Nature)雜志上的一項新研究證實蝙蝠和海豚基因組有一些相似的序列改變，表明這樣的遺傳趨同(genetic convergence)其范圍遠比原以為的要更為普遍。

　　“這是一個極好的例子，表明采用一種基因組方法如何能夠幫助你了解許多的信息……生物體的一般適應機制，個體的環境以及它們對于環境的適應可以影響多大比例的基因。我真的對這種趨同的程度感到驚訝，”倫敦大學學院進化和比較生物學教授Judith Mank(未參與該研究)說。

　　蝙蝠和齒鯨在大約8千萬年前就彼此分歧。自那時以來，兩種動物都進化了回聲定位系統，這一系統能夠發射及接收聲波，使得動物能夠定位物體和獵物。

　　新研究的共同作者、倫敦大學瑪麗王后學院研究人員Joe Parker說：“即便是蝙蝠家族回聲定位系統進化了也不止一次。一些物種發射一種固定頻率的聲音，而另一些則可以調節聲音頻率。這兩種機制的基礎生理學和神經生物學復雜性完全不同。”

　　趨異進化的蝙蝠物種之間、以及蝙蝠與海豚之間的這種趨同進化，是以聽力相關基因中相關聯的DNA序列改變為基礎。在近幾年里有一些相似的研究報道發表，描述了與趨同性狀相關的個別基因趨同的序列改變。

　　Parker 說：“我將它比作天文學。如果你只將你的望遠鏡對準一小部分的調控，你不會知道你能看到這種現象是因為它是普遍的，還是因為你幸運。”

　　因此，他和他的同事們盡可能的觀測了回聲定位蝙蝠和海豚基因組的多個位點，看看其他的基因是否可能顯示序列趨同，如果是這樣的話，又有多少。鑒別這樣的趨異進化物種真正同源的基因并不是小事。研究小組因此利用一種超級保守的方法比較了那些每個基因組中只有一個拷貝的基因。因此最終，研究小組對大約2 萬個基因(一個哺乳動物基因組的大概基因數)中的僅2,326個基因做出了比較。

　　在回聲定位蝙蝠和海豚這兩種無親緣關系的物種之間，有近200個這樣的基因顯示趨同進化跡象。Parker說，并不令人感到奇怪的是，名單中包括有與聽力相關的基因。還有一些基因與神經發育、視覺、脂肪代謝和消化相關。

　　都柏林大學進化和遺傳學教授Emma Teeling 說(未參與該研究)：“我感覺驚奇的而是，他們發現了一大堆通常在感官知覺中不起作用的基因……顯示了一些回聲定位蝙蝠和回聲定位鯨魚之間趨同的證據。對于那些對回聲定位生理學感興趣的研究人員，它們有可能是一些值得探討來了解聲覺的目標基因。”

　　事實上，“大多數的蛋白質都不能獨自發揮作用，它們都是一個網絡的組成部分，”Parker說。如果少數聽力基因的結構和功能受到它們在回聲定位中作用的嚴格限制，與它們互作的蛋白質的結構也可能受到影響。實質上，有可能存在一連串的自然選擇。

　　Parker 說：“當自然選擇正在起作用時，它不一定總是利用一個無限大的繪圖調色板。有時候，它可能兩次提出相同的方案，不僅是在物理水平上，也達到了分子水平——假設有可能存在這種的DNA組合，坦白講這真是非常驚人的。”