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新闻网讯(通讯员杨雪)7月16日,进化生物学领域著名期刊Molecular Biology and Evolution(IF=14.8)在线发表生命科学学院赵华斌教授课题组的最新研究成果。

论文题目为“Trehalase gene as a molecular signature of dietary diversification in mammals”(海藻糖酶基因是哺乳动物食性转变的分子标志物)。该研究首次发现,海藻糖酶基因可以作为哺乳动物食性转变的重要指示基因。博士生焦恒武为第一作者,赵华斌为通讯作者,武汉大学为第一完成单位。该研究得到国家自然科学基金的资助。

有一种假说认为,海藻糖酶是一种二糖酶,可以特异性地降解食物成分中的海藻糖。昆虫体内含有较多的海藻糖,而脊椎动物和植物的组织基本不含或者含有很少的海藻糖。因此,海藻糖酶对于食虫哺乳动物非常重要,不可或缺;对于其它食性的哺乳动物,可能不太重要。

为了检验该假说,本研究首先以蝙蝠为研究对象,因为蝙蝠是哺乳动物中食性最多样的类群,包括食虫、食果、食蜜、食肉、杂食、吸血等食性。课题组查找和扩增了26种蝙蝠的海藻糖酶基因的序列,发现食虫蝙蝠都具有完整的海藻糖酶基因,而大部分非食虫蝙蝠的海藻糖酶基因都发生了独立的假基因化。进化选择压力的分析显示,海藻糖酶基因在非食虫蝙蝠中发生了松弛选择,其功能不再不可或缺。进一步地,课题组研究了19种不同食性蝙蝠代表物种的组织酶活,发现食虫蝙蝠的海藻糖酶的酶活显著地高于其它食性的蝙蝠。

其次,本研究将研究范围扩大到整个哺乳动物类群,共研究了119个哺乳动物物种,发现食虫哺乳动物都保留着完整的海藻糖酶基因,而大多数非食虫哺乳动物的海藻糖酶基因都发生了假基因化。基于系统发生框架下的逻辑回归分析显示,食物成分中的昆虫占比与海藻糖酶基因的保留有显著的正相关。该研究表明,海藻糖酶基因与哺乳动物食性分化密不可分,能预测食性进化历史。因此,海藻糖酶基因可以作为哺乳动物食性转变的指示基因,对于动物食性的进化及其生态学意义具有重要价值。

海藻糖酶基因可以作为预测哺乳动物食性转变的指示基因

论文链接: https://doi.org/10.1093/molbev/msz127