传媒扫描     首页 > 新闻动态 > 传媒扫描
南方日报——这只“小松鼠” 其实更像人
2019-11-14 来源:南方日报 作者:王诗堃
0

  在两广、云贵,以及东南亚等地的自然界中,生活着一种经常被误认为松鼠或老鼠的小动物。它们嘴尖尾巴大,甚至会窜入农家偷食鸡蛋,这就是树鼩(qú)。

  长得像鼠,但并不是鼠。近日中国科学家通过基因组测序进一步确认,树鼩是灵长类动物的近亲!在“进化树”上,它比小鼠更接近人类。

  这就意味着,树鼩在生物医学实验领域大有可为。例如,科学家已经发现,树鼩是唯一公认能够自然感染乙肝病毒(HBV)的非灵长类哺乳动物;此外,很多重大疾病,例如阿尔茨海默病和近视等,现有“小白鼠”中构建的动物模型都存在不足,采用树鼩有望突破这种瓶颈。

  上述树鼩基因组研究由中国科学院昆明动物研究所团队牵头完成。其发布的第二版树鼩基因组数据库,更新了新版基因组数据、注释信息、群体遗传学参数、预测的基因共表达网络等内容。团队科学家告诉记者,数据库将为树鼩动物模型的研究提供相关基础数据,有望继续惠及树鼩研究领域,从而助力科学家进行人类疾病研究。

  乍看像松鼠

  细节却与灵长类更相似

  同样拥有大尾巴,个头也差不多,人们往往会把树鼩和松鼠混淆。最早在1825年,科学家认为它是“食虫目”中的一种。“食虫目”曾包括刺猬、鼹鼠、鼩鼱和树鼩等小动物,但随着基因研究等分子分类学的发展,科学家发现食虫目成员彼此之间并不亲近,而是来自不同演化支,这一分类便被逐渐弃用。

  树鼩在食虫目中的小动物里更特殊一些。早在1922年,就有科学家提出,树鼩与灵长类在形态学上有密切关系,并陆续提出了一些树鼩接近灵长类的特征:

  例如,树鼩的五指(趾)中,大拇指和其余四指是分开的,能够做一些简单的抓取动作;眼眶后有骨桥并形成骨性眼眶,使眼窝和颧骨完全分开;牙齿具有前臼齿;中耳部构造与狐猴相似……

  此外,树鼩大脑比较发达,大脑上的嗅神经区较小,前额叶已经发育——这和灵长类很像;而大鼠、小鼠等的大脑前额叶几乎没有发育。

  当然,也有一些灵长类动物中共有的特征在树鼩中没有发现,因此树鼩究竟是不是灵长类,它和人类的“亲戚关系”有多远,究竟是不是“最低端的猴”,在很长一段时间里存在争议。在不同时期的教科书和科普读物中,树鼩的分类也不尽相同。

  补齐数据库缺口

  为人类疾病研究打基础

  直到2013年,中国科学院昆明动物研究所姚永刚研究员牵头相关研究团队,联合华大基因,对树鼩进行了全基因组测序,较为全面地获取了树鼩的遗传特性,获得了序列覆盖度为79X的基因组框架图,证实树鼩与灵长类动物的亲缘关系最近。

  “然而,该基因组框架图覆盖基因组还不完整。”科研团队成员、中科院昆明动物所范宇副研究员表示。

  例如,拼装的基因组中缺口多达223607个,其中位于基因编码区的缺口有2091个。这些问题阻碍了进一步深入分析与挖掘树鼩基因组信息。

  “为了获得更高质量的树鼩基因组序列图谱,近期,团队进一步利用三代基因组测序技术,获取了更高质量的树鼩基因组序列,最终得到了染色体组装水平的树鼩基因组精细图。”范宇介绍。据悉,新版树鼩基因组填补了第一版基因组中约73%的拼装缺口(163220个),其中处于基因编码区的缺口全部得到填补。

  基于第二版基因组信息,研究人员分析发现,树鼩基因组中的LINE1占基因组的18.54%,这种基因组占比和人类的类似。与包括人类、猕猴和小鼠的基因组结构变异对比分析后发现,相较于人类,树鼩基因组中含有221个结构变异,猕猴基因组中有188个结构变异,而小鼠基因组中的结构变异多达387个。“一些结构变异只出现在树鼩和灵长类动物中,这一结果也从结构变异的角度说明,相比于小鼠,树鼩与灵长类动物在基因组方面有更高的相似性。”

  树鼩基因组测序成果,还形成了首个树鼩基因组数据库,实现了基因组数据的自由访问和共享。科研团队成员、中科院昆明动物所副研究员许凌告诉记者,树鼩基因组数据库自2014年11月开放以来,访问量已达12.2万次。

  为何要建立数据库?许凌解读说,基因组测序已经成为新时代生命科学研究的基本手段,海量的生物学数据正源源不断地产生出来。传统的研究方式已经来不及迅速消化这些新数据,有必要采用有效的方法将这些大数据进行适当的管理和维护,以便进一步处理、分析和利用,这就需要建立生物信息学数据库。

  就树鼩来说,许凌认为,树鼩动物模型用于人类疾病机理解析和新药创制,需要更多的基础数据和关键数据。解决这一难题首先最需要得到的就是基因组数据。“我们期望利用树鼩基因组信息来指导树鼩疾病动物模型的创建。”

  用作实验动物

  树鼩比小鼠更有优势

  回顾人类医学发展历程,少不了实验动物的身影。从狗、鸡、兔、鼠到人们所最熟悉的猴,它们因其与人类生活的关系或者自身分类、生理结构的原因,一直成为人类医学、免疫学发展的实验者。

  其中,小鼠是使用量最多的实验动物。北京市实验动物管理办公室曾统计,国内2015年使用的实验动物数量达1159.54万只(不包括用于疫苗生产的鸡/鸡胚,以及繁殖量较大的实验鱼类),且有上升趋势,其中小鼠使用数量超700万只。

  姚永刚表示,低等动物的优点是实验周期短、成本低及基因操作方便等;缺点是与人类的差异性较大。相反,非人灵长类与人类的差异性小,研究结果很容易直接转化为临床应用;缺点是实验周期长,成本高且基因操作困难等。“但研究人类特有的疾病以及大脑高级认知功能,则使用非人灵长类动物在整体水平上具有不可替代的优势。”

  许凌解读说,树鼩与人亲缘关系较近,很多重大疾病在“小白鼠”中构建动物模型存在问题;但树鼩在神经发育、病毒感染、心理应激模式等方面与灵长类,包括人类之间存在高度的相似性。树鼩还具有体型小、繁殖快、生殖周期短、饲养成本低等特点。

  此外,非人灵长类用于实验,也面临着道德伦理问题的关注。科研人员面对猴子等动物时,总会有不小的心理障碍。

  昆明医科大学李树清教授使用树鼩做脑缺血疾病研究。他曾在接受采访时表示,“猴子跟人类太近了,每次看到它们,我都不忍心。跟猴子比起来,用树鼩做实验会让我们相对放松一些。”

  近视乙肝抑郁症等

  可应用树鼩进行研究

  许凌介绍,由于树鼩具有体型小、繁殖快、生殖周期短、饲养成本低等特点,且与人类的相似性高等特性,受到国内外研究者的重视,已被广泛应用于人类疾病模型的研究约30余年,尤其是病毒学方面的研究。

  许凌指出,树鼩在人类病毒性肝炎模型的研究领域具有独特的优势。她举例说,乙肝病毒(HBV)具有高度种属特异性,人和黑猩猩是乙肝病毒的自然感染宿主。时至今日,树鼩是唯一公认能够自然感染乙肝病毒的非灵长类哺乳动物。

  而且,由于黑猩猩濒临灭绝,以及经济和道德伦理的问题,在乙肝研究中,灵长类“近亲”树鼩的重要性愈发明显。

  上世纪80年代,中国科研人员首先发现树鼩可感染乙肝病毒。之后的研究进一步显示,树鼩感染乙肝病毒,能够产生类似于人类的“慢性病”病理改变,甚至出现肝癌症状。

  此外,我国学者以树鼩原代肝细胞感染人乙肝病毒的细胞模型为基础,成功证明钠离子-牛磺酸共转运蛋白(NTCP)为乙肝病毒感染肝细胞的特异性受体,部分解释了乙肝病毒感染的种属特异性,是乙肝病毒侵染机制研究中的重大突破。

  “上述研究均证实,树鼩无论在乙肝病毒体内感染,还是体外感染的研究上都优于其他实验动物,具有成为乙型肝炎动物模型的潜在应用价值,是研究乙肝病毒感染分子机制的理想动物。”许凌解读说。此外,树鼩也被发现可以感染丙肝病毒(HCV)、单纯疱疹病毒(HSV)和禽流感病毒等,在感染性疾病模型创建方面有非常好的利用前景。

  树鼩还可以助力抑郁症研究。研究显示,树鼩是对心理应激敏感的动物,心理应激是抑郁症的主要诱因之一。国际研究发现,束缚应激能够导致树鼩皮质醇增高,这是灵长类的独有特点,而啮齿类动物的应激反应则反映为皮质酮增高。进一步研究发现,树鼩皮质醇持续增高,能够导致海马CA3区神经细胞萎缩,这与人类抑郁症患者的海马萎缩现象高度一致。

  同样是神经疾病领域,科学家发现老年树鼩存在类似于人类阿尔茨海默病病理样的老年斑,另外,通过对树鼩基因组的分析,发现人类与阿尔茨海默病有关的基因,和树鼩具有较高的序列同源度。

  另外,树鼩视网膜上具有视锥细胞,有分辨出红、黄、绿色调的能力,一些研究表明:树鼩已初步具有双眼视觉或立体视觉。许凌指出,在大脑视觉中枢功能研究方面,树鼩也发挥了重要的作用。目前,树鼩在近视、视网膜基础及功能、视皮质、视神经、角膜等方面的研究都有进展;特别是,树鼩已成为国际公认的近视动物模型。


Copyright © 2018-2019 中国科学院昆明动物研究所 .All Rights Reserved
地址:云南省昆明市五华区教场东路32号  邮编:650223
电子邮件:zhanggq@mail.kiz.ac.cn  滇ICP备05000723号