破解“温泉蛇”DNA，有助防治高原病 成都科学家论文登上世界顶尖期刊

世界已知蛇类约有3600种，仅有少数在寒带地区。从垂直分布来看，沿海、沿湖低地到海拔1000米上下的种类最多。

而温泉蛇是世界上分布海拔最高的蛇类之一，生活于青藏高原海拔范围为3500~4400米的地区，主要栖息在温泉附近的石堆、水边和沼泽草甸中。

温泉蛇为何能在青藏高原

海拔3500米以上的地方生存？

它们的基因中藏着什么样的秘密？

政事君今日从中科院成都生物研究所获悉

北京时间8月1日凌晨

国际学术期刊《美国科学院院刊》(PNAS)

在线发表了

中科院成都生物研究所

中科院昆明动物研究所

等研究团队关于温泉蛇研究的最新成果

↓↓↓

《比较基因组学研究解析变温动物蛇类

对高海拔环境的适应》

▲PNAS网站截图

《美国科学院院刊》

是创刊已达百年的美国国家科学院院刊

与Cell、Nature、Science

一起被公认为世界四大名刊

该论文以分布于

青藏高原的温泉蛇为研究对象

解析了蛇类这种变温动物

适应高海拔极端环境的遗传机制

这是世界上海拔分布最高的

蛇类基因组全球首次被揭示

这项发现，将为人类高原病的预防和治疗

提供一定的参考价值

为何研究温泉蛇？

此次发表的论文，中国科学院成都生物研究所李家堂研究员、昆明动物研究所高跃东博士和四川大学华西第二医院谢亮博士为论文共同第一作者，李家堂研究员、王文智副研究员、David Hillis院士和张亚平院士为通讯作者。

据研究团队介绍，大多数生物通常都对其生存环境有一定要求，超出适宜的范围就难以存活。但极端环境生物却可以在强辐射、缺氧等环境中繁衍生息，同时因其独特的生活环境，长期的适应性进化，使它们在基因结构组成、酶特性及代谢功能等方面不同于其他生物。

温泉蛇生活在青藏高原高海拔地区，是世界上海拔分布最高的蛇类。青藏高原因其地理的特殊性，使栖息于此的生物成为全球在生物高原适应性领域的重要研究模型。因此，这项研究以分布于青藏高原的温泉蛇为研究对象。

▲温泉蛇

相较于以往，许多研究都集中在恒温动物对高原的适应，如高原人类、高原牦牛等，此次对于温泉蛇的研究，正好为揭开变温动物高海拔适应之谜提供了良好的动物模型。

历时5年 解析温泉蛇遗传机制

李家堂告诉政事君，这项研究从2013年启动至今，历时5年。这5年里，团队每一年都要在蛇的非冬眠期前往海拔4000米左右甚至更高海拔的高原地区，一边进行采样工作，一边调研和记录温泉蛇生存环境的温度、湿度等等一系列环境指标和数据。

“温泉蛇很温和，不会对科研人员的安全造成威胁”，他称，研究过程中最艰难的是要长时间克服高海拔缺氧的恶劣条件。这期间，团队前后去到了高原地区的数十个县，采集到上百条温泉蛇，“不过我们都是剪尾采样，从不会危及温泉蛇的生命”。

据介绍，该研究通过对温泉蛇进行全基因测序，将得到的全基因组序列与同属物种及亲缘关系较近的低海拔物种全基因组进行重测序，融合已发表的9个低海拔物种全基因组序列，利用比较基因组学分析，在高海拔温泉蛇属三个物种中发现了27个不同蛋白中的27个共有氨基酸替换。

这些突变多与免疫、低氧适应应答和DNA修复等功能相关。分子功能实验验证的结果表明，与DNA修复相关的FEN1基因的突变型相对于野生型（低海拔物种基因类型）在紫外照射下具有更强的稳定性，推测突变有助于温泉蛇属物种在高海拔环境中对紫外线的抵抗。

为何温泉蛇能在低氧条件下生存？作为高原物种，研究表明，其EPAS1基因的突变减弱了其调节下游基因红细胞生成素表达的能力，进而导致温泉蛇血红蛋白浓度处于较低水平，增强了温泉蛇对高海拔低氧条件的适应能力。

▲温泉蛇

李家堂表示，目前取得的成功，只是阶段性胜利，这项研究尚未结束。接下来，团队还将前往高原更多点位，采集更多样本，进一步研究在高原不同地域环境中的温泉蛇的具体差异，“我们的一支队伍很快就又要出发了”。

研究成果将应用于何处？

近年来，随着我国“西部大开发”，“一带一路”建设和“第二次青藏高原科学考察”的顺利推进，越来越多的人进入高原开展工作，但极端的高原环境可能造成严重的高原反应，甚至引发高原病。

从恒温动物和变温动物综合开展高原极端环境的遗传机制研究将为人类高原病的预防和治疗提供一定的参考价值。

目前，该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项和前沿局重点项目，国家自然科学基金和中科院青促会项目等经费资助。

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蓉城政事记者 王垚 编辑 周霖

图据中国科学院成都生物研究所