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专业背景:计算机科学 研究方向与兴趣: JavaEE-Web软件开发, 生物信息学, 数据挖掘与机器学习, 智能信息系统 目前工作: 基因组, 转录组, NGS高通量数据分析, 生物数据挖掘, 植物系统发育和比较进化基因组学

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Cell:华大基因解析北极熊为何会“肥而健康”  

2014-05-12 08:34:36|  分类: 遗传与基因组学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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Cell:华大基因解析北极熊为何会“肥而健康”


Cell:华大基因解析北极熊为何会“肥而健康”

以人类眼光看,北极熊的生活方式极不健康:它们的饮食充满了脂肪,身体也有极多的脂肪,但它们却不像人类中的肥胖者那样易于罹患心血管疾病。中国、丹麦和美国研究人员8日说,一切的奥秘都在于基因,这一发现将有助于解决人类的肥胖危机。

最新成果作为封面文章发表在新一期美国《细胞》杂志上。研究人员对北极熊基因组测序并解读后发现,北极熊在进化过程中,与脂肪运输和脂肪酸代谢相关的基因发生了变异,从而使它们“肥而健康”,能更好适应北极的恶劣环境。

其中一个基因是载脂蛋白B基因,它在哺乳动物体内编码低密度脂蛋白,这种蛋白携带的胆固醇被称为“坏胆固醇”。而北极熊的这一基因发生了变异,使它即使摄入高脂肪,也不会引起高血糖和高血脂等问题。

参与研究的中国华大基因研究中心在一份声明中说:“这个发现或将为人类预防或治疗由于高脂肪摄入而引起的心血管疾病提供新的方向和思路。”

北极熊以脂肪含量很高的海豹等海洋动物为食,并以脂肪含量高达30%的奶水喂养幼崽,脂肪在北极熊的体重中占一半比例。相比之下,脂肪在一个健康人类身体中的比例只有8%至35%。、

Cell:华大基因解析北极熊为何会“肥而健康”

按照美国加州大学伯克利分校科学家拉斯穆斯·尼尔森与埃琳·洛伦岑的话说,“北极熊的生活基本上是围绕脂肪展开的”,“对北极熊而言过度肥胖是一种健康状态”,因此他们想知道北极熊如何解决高脂肪饮食问题。

研究人员对一只来自欧洲北部的北极熊进行深度基因组测序,以获取它的全基因组图谱,此外还从瑞典、芬兰、美国阿拉斯加冰川公园、阿拉斯加海岸附近的岛屿等地区共选取了79只北极熊和10只棕熊进行了基因组测序。

研究表明,北极熊与其“近亲”棕熊分化的时间只有不到50万年,作为一个物种,它比此前人们所认为的要更年轻。华大基因说,这段时间“从进化的尺度上来说是相当短的”,“对于一个体型庞大的哺乳动物而言,在极短的时间内能够完成这么大的变化,这确实令进化学家们感到惊讶”。此前研究曾推测,北极熊与棕熊的分化时间约在60万至500万年前。

研究人员由此提出,北极熊对北极的适应性变化,包括皮毛由棕色变成白色、以及巨大的生理和代谢变化,都必须在非常短的时间内进化完成。“北极熊的进化史向人们展示了一种生物是如何快速适应新环境的挑战的。”华大基因的王俊说。

目前还不清楚什么原因促使北极熊这一物种诞生、进化,但北极熊与棕熊分化时期恰好与历史上一个比较温暖的间冰期重合。研究人员猜测,可能当时气候较暖,棕熊和北极熊的共同祖先向北扩大其生活领地。而当气候再次回到冰期时,一部分迁徙到北极的熊逐渐适应了北极越来越冷的环境,进化成今天的北极熊。

原文检索:

Hannah Hoag. Genome reveals polar bear's youth. Nature, 08 May 2014; doi:10.1038/nature.2014.15188

Shiping Liu, Eline D. Lorenzen, Matteo Fumagalli, Bo Li, Kelley Harris, Zijun Xiong, Long Zhou, Thorfinn Sand Korneliussen,Mehmet Somel, Courtney Babbitt, Greg Wray, Jianwen Li, Weiming He, Zhuo Wang, Wenjing Fu, Xueyan Xiang, Claire C. Morgan,Aoife Doherty, Mary J. O’Connell, James O. McInerney, Erik W. Born, Love Dalén, Rune Dietz, Ludovic Orlando, Christian Sonne,Guojie Zhang, Rasmus Nielsen, Eske Willerslev, Jun Wang. Population Genomics Reveal Recent Speciation and Rapid Evolutionary Adaptation in Polar Bears. Cell, 8 May 2014; DOI: 10.1016/j.cell.2014.03.054

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