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由於研究對象過於可愛,這群研究者的項目壓力很大

來自專欄 Nature自然科研16 人贊了文章

《自然-遺傳學》今年在線發表的一篇論文報告了考拉的基因組,這也是迄今為止關於有袋動物的最完整的基因組序列。這些數據有助於剖析考拉極其個性化的飲食——桉樹葉,並為對抗傳染病提供了有價值的信息。

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來源:REBECCA JOHNSON

考拉屬於易危物種,開展該項目的目的在於利用考拉的基因組數據協助考拉保育工作。為此,我們專門就項目背景採訪了文章的主要作者Rebecca Johnson。

考拉 圖片來源:REBECCA JOHNSON

考拉基因組項目最初是怎樣開始的?

考拉基因組項目最初是由一小波澳大利亞研究人員(來自澳大利亞博物館、陽光海岸大學以及悉尼大學)發起的,我們積極從事考拉保育工作並希望利用基因組學進行種群管控和疾病防治。我們與新南威爾士大學(UNSW)Ramaciotti中心的同事合作,他們迫切希望能用新的測序設備對哺乳動物基因組進行從頭測序——這在澳大利亞尚屬首次。

於是,我們做了一個大膽的決定並在2013年向全世界宣布:我們將建立考拉基因組聯盟並對考拉基因組進行測序。事實證明,這種方式很有效,我們很快就吸引了科學界的關注,同時,這對我們按期交付成果也構成了巨大的壓力

讓我(和考拉)深感幸運的是,這一大膽的決定(提早宣布基因組項目)成功促成了科學家之間的通力合作,讓我們得到了高質量的基因組,以及許多振奮人心的成果和應用。

您認為這個基因組數據中最有趣或者最讓人意外的發現是什麼?

這項工作有太多有趣的發現,只說一個有點難。不過,作為一名保育遺傳學家,我尤其熱愛保育基因組學的工作,特別是歷史種群重建,通過這種方式我們能推斷出考拉種群在不同演化階段是什麼樣子的。

出乎意料的是,我們發現考拉種群規模在3-4萬年前曾出現過急劇下降,同一時期正值許多澳大利亞巨型動物逐漸滅絕。另一個讓人驚訝的發現是,參與此項分析的三隻考拉來自兩個地理位置相去甚遠(相距約600公里)的地區,但兩地都出現過種群規模急劇下降的情況,充分說明這種生存壓力在當時幾乎遍布整個大洋洲。

這種對考拉種群歷史的深度了解,加上項目中對當代種群的研究,讓我們對考拉種群情況有了一個長期的認識(例如,長期區域間基因流動的重要性等)。保育管理工作如今將以這些全面數據為基礎,而不是僅以某一特定時刻的遺傳學情況展開。

考拉當前面臨最大的生存考驗是什麼?

由於棲息地喪失和疾病傳播,考拉如今被歸類為「易危」物種。考拉麵臨的威脅是多方面的,主要可以歸納為:棲息地喪失和片段化、城市化、氣候變化以及疾病。 據估計,澳大利亞目前的考拉數量僅為32.9萬隻(14.4萬-60.5萬隻之間)。如果不採取干預措施,這一數字將會繼續下降。

您認為基因組信息將如何幫助保育行動?

基因組數據可以從多方面促進保育行動。我們的基因組項目提供了關於種群多樣性的數據,有助於推動建立全新的物種保育管理策略——既保證區域間基因流動,又保留生物地理隔離。我們還發現,北部和南部考拉種群的全基因組多樣性水平存在巨大差異,這一發現將為未來決策制定提供考慮因素。

最近發布的新南威爾士州考拉保育策略指出,遺傳多樣性指數對考拉保育工作具有重要意義。因此,我們將重點關注基因健康的考拉種群,並確保這些基因能保持區域間流動。即使將來需要採取強化措施,如基因易位(從基因多樣的群體到基因萎縮的群體),我們也有足夠的工具和數據來為這些決策提供理論支持。

基因組項目中報告的免疫基因庫也將直接用於研究考拉對衣原體和考拉逆轉錄病毒(KoRV)等疾病的反應。幾位這方面的合作者正在研製衣原體和KoRV相關疫苗,並進行試驗,這些工作也是非常重要的。基因組數據能幫助研究人員了解考拉在生病或接受治療時,哪些基因會被上調或下調,從而為將來根據基因組信息量身定製治療策略提供了基礎。

每天和考拉待在一起是一種怎樣的體驗?有什麼特別的故事想要和讀者分享嗎?

和考拉在一起工作你永遠不會感到厭倦,考拉就是一張吸引合作者的最佳名片!

眾所周知,考拉是非常放鬆的動物(大部分時間不是在吃就是在睡),儘管我多次聽到與考拉實地接觸的朋友或同事抱怨說,被考拉的尖爪利牙攻擊可不是什麼開心的事!

在基因組測序中,我們曾試圖從考拉血液中提取符合我們要求的高質量的DNA,但無一成功(可能由於考拉血液脂含量較高)。達到目標的方法只有一個——那就是對考拉實施安樂死,再提取可用於基因組和轉錄組研究的組織。

我們對兩隻雌性考拉實施了安樂死,因為它們都處於衣原體感染晚期,治療無望。對它們進行屍體解剖的過程讓我們異常警醒,因為你可以清楚地看到疾病在考拉身體上留下的破壞痕迹。雖然這一過程十分艱難,但它激勵我們更努力地工作,用最好的科學成果保護這一神奇的物種。?

原文發布在2018年7月2日的《自然-遺傳學》FREE ASSOCIATION博客上,作者:Catherine Potenski

Cuddly Koala Genomics?

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