大熊猫为什么是“黑眼圈”?为什么对竹子情有独钟?熊猫和狗熊是近亲吗?未来的大熊猫会是什么模样?中国科学家为回答这些“棘手”问题,挑选了大熊猫“晶晶”进行基因组测序,“晶晶”是2008年北京奥运会吉祥物的原型之一,一直生活在成都大熊猫繁育研究基地。
中国科学家在深圳宣布:世界首张大熊猫基因组序列图谱绘制完成。该图谱的诞生填补了大熊猫基因组及分子生物学研究的空白,从基因组学的层面上为濒危物种的保护、疾病监控及人工繁殖提供了科学依据。
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10月11日,北京大学教授、著名大熊猫研究专家潘文石,成都大熊猫繁育研究基地研究中心主任侯蓉和深圳华大基因研究院大熊猫基因组项目负责人田埂博士(从左至右)在公布的世界首张大熊猫基因组序列图谱前合影。新华社记者 刘大伟 摄
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今年3月,由中国科学家发起,加拿大、英国、美国、丹麦等国科学家联合参与的国际“大熊猫基因组研究”项目启动。绘制大熊猫基因组序列图谱是该项目的第一部分,深圳华大基因研究院承担了主要的工作任务。大熊猫基因组序列图谱的诞生,为深入了解大熊猫这一特殊物种提供了遗传学和生物学基础,将会对生态、进化、测序技术等众多科研领域产生深远的影响。
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作为大熊猫基因组研究计划的一部分,四川卧龙大熊猫研究中心的科研人员为大熊猫提取血液样本(摄于2008年3月20日)。新华社记者 刘大伟 摄
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“我们的研究工作量巨大,如果将大熊猫基因组序列写成一本书,其高度相当于384米高的深圳地王大厦。”深圳华大基因研究院王俊博士说,大熊猫有21对染色体,基因组大小与人类相似,约为30亿个碱基对,包含2万~3万个基因。
王俊介绍说,基因组测序的结果支持“大熊猫是熊科的一个亚种”的观点。通过与已经进行全基因组测序的物种比较,还发现大熊猫基因组与狗的基因组在结构上最为接近,与人也有较大的相似性,在哺乳动物中与小鼠差异较大。
深圳华大基因研究院理事长、中国科学院院士杨焕明说,接下来,深圳华大基因研究院将在今年内完成大熊猫基因组的精细图,并与各合作单位一道在基因组的水平上对大熊猫开展系统研究。
意义:
有望保护大熊猫
为什么绘制大熊猫基因组序列图谱呢?科学家解释说,大熊猫是中国人珍爱的国宝,也是世界级的“动物明星”。大熊猫的种属是一个争论了一个多世纪的问题:它究竟是属于熊科,或像小熊猫一样接近浣熊科,还是自成一种?
王俊表示,最近的DNA分析表明,大熊猫属于熊科,代表了熊科的早期分支。大熊猫等物种基因组的测序,将为该问题提供最终的确定的答案。化石显示,大熊猫祖先出现在两百万到三百万年前的洪积纪早期。距今几十万年前是大熊猫的极盛时期,它属于剑齿象古生物群,大熊猫的栖息地曾覆盖了中国东部和南部的大部分地区,后来同期的动物相继灭绝,大熊猫却孑遗至今,并保持原有的古老特征。
在科学意义上,大熊猫基因组序列图谱的绘制填补了大熊猫基因组及分子生物学研究的空白,将从基因组学的层面上为大熊猫这种濒危物种的保护、疾病的监控及其人工繁殖提供了科学依据,并为保护我国其他一级保护动物提供范例。
前景:
学科和产业发展将掀开新开端
“一个物种基因组计划的完成,就意味着这一物种学科和产业发展的新开端”。解读生命的遗传密码一直是生命科学研究的一项基本和核心内容。耗资数十亿美元,多国科学家共同努力十多年的三大科学计划之一的国际人类基因组计划就是其代表作。大熊猫基因组只是深圳华大基因研究院“生命之树”计划的启动项目。
“国际大熊猫基因组研讨会”的参与者、美国圣迭亚哥动物园濒危物种保护研究中心的Oliver Ryder博士说,“这是国际上研究大熊猫的第一个基因组计划。它将为保护这一濒危物种提供重要的信息。大熊猫是全球物种保护的标志,研究大熊猫基因组势在必行。”
中国科学院昆明动物所所长张亚平院士对该计划在进化研究方面将带来的影响给予充分肯定。他说,“大熊猫的基因组序列将为科学家了解大熊猫的行为方式和独特食性提供遗传学基础,并有利于揭示其种群隔离以及迁移的历史。”
“对大熊猫基因组的理解有利于深入认识特定环境影响对大熊猫生殖能力下降、性腺功能衰退的作用,对于人类定性和定量地认识环境与遗传因素的相互作用是如何影响生理与病理发生提供了新的重要模式。”复旦大学生物医学研究院院长贺林院士表示,“熊猫特有的纤维素消化系统对建立节能减排的环保系统提供了新的思路。”
“国际大熊猫基因组计划”由来自深圳华大基因研究院、中国科学院动物研究所、成都大熊猫繁育研究基地等国内单位以及加拿大、美国、英国、丹麦等国的科学家共同发起并承担。 据新华社 深圳商报
克隆大熊猫还不可行
昨日,就“大熊猫基因组序列图谱”完成,深圳华大基因研究院理事长、中科院院士杨焕明在新闻发布会上对中外记者的发问予以解答。
记者:基因组提到大熊猫基因组跟狗的基因组在结构上“最为接近”,这个结论是基于哪些动物基因组测试的结果?是否也包括与小熊猫进行了比较?
杨焕明:我们这个国际基因组项目的门槛就是2000万,必须有这个经费实力才能开展这样的研究工作。
这次发布会上说大熊猫跟狗基因“最接近”,究竟有没跟小熊猫比较,我不知道。但不论是从完成图还是草图,包括人、大猩猩、牛、羊、狗、老鼠、小鼠、大鼠、澳大利亚的鸭嘴兽,我们对几乎所有哺乳动物的物种,都进行过比较。这种比较,主要是根据基因组的相似程度。要真正克隆大熊猫,用大熊猫作为受体,恐怕代价太大。我们只能找到别的物种作为受体,做异种克隆。
记者:今年5月四川地震后,有没有表明地震环境的变化对熊猫的基因组产生了什么直接影响?
杨焕明:基因的结构、基因组序列的变化,与长期的环境选择相关,基因突变形成的时间需要很长。大熊猫在地球上的出现,要追源到七百万到八百万年前,从熊异化出来。七百万到八百万年,基因突变和自然选择才有了大熊猫今天这个样子,要产生新的、大的变化,必须经过自然选择才能形成。暂时的地震灾害,对大熊猫基因造成“突变”一类的影响,基本上不可能。据深圳商报
今年1月,身体健康、谱系清白的“晶晶”,荣幸地成为 “大熊猫基因组研究”项目的首个测序对象。 “晶晶”的父亲是由萨马兰奇亲自命名的大熊猫“科比”,母亲则是亚运会吉祥物“亚亚”。虽然项目庞大,但是东南大学专家告诉记者,在科研过程中,所需要的血液并不会对“晶晶”带来任何危害,也不是数次提取。因为,科研人员只需要从“晶晶”身上采集了100毫升血液,然后从里面的血液白细胞中提取DNA,再将其放进-200℃左右的液氮中进行保存。 据金陵晚报
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