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由于研究对象过于可爱,这群研究者的项目压力很大

来自专栏 Nature自然科研16 人赞了文章

《自然-遗传学》今年在线发表的一篇论文报告了考拉的基因组,这也是迄今为止关于有袋动物的最完整的基因组序列。这些数据有助于剖析考拉极其个性化的饮食——桉树叶,并为对抗传染病提供了有价值的信息。

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来源:REBECCA JOHNSON

考拉属于易危物种,开展该项目的目的在于利用考拉的基因组数据协助考拉保育工作。为此,我们专门就项目背景采访了文章的主要作者Rebecca Johnson。

考拉 图片来源:REBECCA JOHNSON

考拉基因组项目最初是怎样开始的?

考拉基因组项目最初是由一小波澳大利亚研究人员(来自澳大利亚博物馆、阳光海岸大学以及悉尼大学)发起的,我们积极从事考拉保育工作并希望利用基因组学进行种群管控和疾病防治。我们与新南威尔士大学(UNSW)Ramaciotti中心的同事合作,他们迫切希望能用新的测序设备对哺乳动物基因组进行从头测序——这在澳大利亚尚属首次。

于是,我们做了一个大胆的决定并在2013年向全世界宣布:我们将建立考拉基因组联盟并对考拉基因组进行测序。事实证明,这种方式很有效,我们很快就吸引了科学界的关注,同时,这对我们按期交付成果也构成了巨大的压力

让我(和考拉)深感幸运的是,这一大胆的决定(提早宣布基因组项目)成功促成了科学家之间的通力合作,让我们得到了高质量的基因组,以及许多振奋人心的成果和应用。

您认为这个基因组数据中最有趣或者最让人意外的发现是什么?

这项工作有太多有趣的发现,只说一个有点难。不过,作为一名保育遗传学家,我尤其热爱保育基因组学的工作,特别是历史种群重建,通过这种方式我们能推断出考拉种群在不同演化阶段是什么样子的。

出乎意料的是,我们发现考拉种群规模在3-4万年前曾出现过急剧下降,同一时期正值许多澳大利亚巨型动物逐渐灭绝。另一个让人惊讶的发现是,参与此项分析的三只考拉来自两个地理位置相去甚远(相距约600公里)的地区,但两地都出现过种群规模急剧下降的情况,充分说明这种生存压力在当时几乎遍布整个大洋洲。

这种对考拉种群历史的深度了解,加上项目中对当代种群的研究,让我们对考拉种群情况有了一个长期的认识(例如,长期区域间基因流动的重要性等)。保育管理工作如今将以这些全面数据为基础,而不是仅以某一特定时刻的遗传学情况展开。

考拉当前面临最大的生存考验是什么?

由于栖息地丧失和疾病传播,考拉如今被归类为「易危」物种。考拉面临的威胁是多方面的,主要可以归纳为:栖息地丧失和片段化、城市化、气候变化以及疾病。 据估计,澳大利亚目前的考拉数量仅为32.9万只(14.4万-60.5万只之间)。如果不采取干预措施,这一数字将会继续下降。

您认为基因组信息将如何帮助保育行动?

基因组数据可以从多方面促进保育行动。我们的基因组项目提供了关于种群多样性的数据,有助于推动建立全新的物种保育管理策略——既保证区域间基因流动,又保留生物地理隔离。我们还发现,北部和南部考拉种群的全基因组多样性水平存在巨大差异,这一发现将为未来决策制定提供考虑因素。

最近发布的新南威尔士州考拉保育策略指出,遗传多样性指数对考拉保育工作具有重要意义。因此,我们将重点关注基因健康的考拉种群,并确保这些基因能保持区域间流动。即使将来需要采取强化措施,如基因易位(从基因多样的群体到基因萎缩的群体),我们也有足够的工具和数据来为这些决策提供理论支持。

基因组项目中报告的免疫基因库也将直接用于研究考拉对衣原体和考拉逆转录病毒(KoRV)等疾病的反应。几位这方面的合作者正在研制衣原体和KoRV相关疫苗,并进行试验,这些工作也是非常重要的。基因组数据能帮助研究人员了解考拉在生病或接受治疗时,哪些基因会被上调或下调,从而为将来根据基因组信息量身定制治疗策略提供了基础。

每天和考拉待在一起是一种怎样的体验?有什么特别的故事想要和读者分享吗?

和考拉在一起工作你永远不会感到厌倦,考拉就是一张吸引合作者的最佳名片!

众所周知,考拉是非常放松的动物(大部分时间不是在吃就是在睡),尽管我多次听到与考拉实地接触的朋友或同事抱怨说,被考拉的尖爪利牙攻击可不是什么开心的事!

在基因组测序中,我们曾试图从考拉血液中提取符合我们要求的高质量的DNA,但无一成功(可能由于考拉血液脂含量较高)。达到目标的方法只有一个——那就是对考拉实施安乐死,再提取可用于基因组和转录组研究的组织。

我们对两只雌性考拉实施了安乐死,因为它们都处于衣原体感染晚期,治疗无望。对它们进行尸体解剖的过程让我们异常警醒,因为你可以清楚地看到疾病在考拉身体上留下的破坏痕迹。虽然这一过程十分艰难,但它激励我们更努力地工作,用最好的科学成果保护这一神奇的物种。?

原文发布在2018年7月2日的《自然-遗传学》FREE ASSOCIATION博客上,作者:Catherine Potenski

Cuddly Koala Genomics?

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