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当海洋生物基因组科研遇上三代测序【第三弹】--水熊虫

缓步动物门(Tardigrada),俗称水熊虫、熊虫。它们高度特化,体长不超过1毫米,大多数只有0.5毫米左右;除头部外,有4个体节,每个体节上具1对足。身体透明,但很多种类的颜色来源于食物。雌雄异体。适应性极强,在海拔6 000米以上的喜马拉雅山和4 000米以下的深海海沟均有分布,甚至可以忍受真空环境。已知约1 200种,分3个纲:异缓步纲(Heterotardigrada),如水熊虫(Hypsibius dujardini);中缓步纲(Mesotardigrada);真缓步纲(Eutardigrada),如缓步虫(Macrobiotus)等。

    【知识点】水 熊 虫 是 最 “ 坚 韧 不拔”的动物,可能也是目前人类已知最彪悍的动物。据报道,-200℃下它们可活若干天,-272℃和181℃均可存活2分钟;在5 700戈瑞强度的放射线下也可生存;还可以承受600兆帕斯卡的巨大压力;而且在真空中都不会死亡。





水熊虫个头虽小,却是生命的强者,可以在极端环境下幸存。经研究,其基因组中存在大量的外源DNA,缓步类动物基因中有大约1/6发生了水平基因转移(horizontal gene transfer,HGT),而非从亲本那里获得DNA。这些DNA来源于细菌、植物、真菌和古生菌。其所发生HGT的基因数量大约比迄今为止发生水平基因转移最极端的动物轮虫(Adineta ricciae)还要多,接近其两倍。该研究还对这些基因转入后发生的种种变化进行了研究,包括扩张、增补、替换等等。文章特别指出:那些可以在极端压力条件下幸存的动物可能趋于这种途径用以获得外源基因。这或为水熊虫可以抵御各种极端压力的重要原因之一。同时也成就了本文的亮点。(图1、图2)






      图1 HGT的发现



图2  HGT的验证



      对于水生动物研究,三代测序技术也有着自己新的尝试,其中“2+3”的策略已经崭露头角。我们既可以测较少深度,用于补洞,当然这最好保证PacBio>6X;我们亦可以测中度深度,用于混合组装,当然这最好保证测序PacBio>15X。“2+3“的新浪潮已经到来,再不来就OUT了!


自2014年开始, PacBio长读长测序在海洋生物基因组已开始应用,高质量的大型动植物基因组不断出现,为解决后续重要功能和进化研究提供了基石。

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