家貓加入基因組“俱樂部”

蔡如鵬

就染色體的結(jié)構(gòu)而言，家貓比其他非靈長類物種更接近于人類。這意味著貓的遺傳疾病與人的遺傳疾病非常可能以同樣的方式遺傳給下一代

為什么緬因貓喜歡被人擁抱而俄羅斯短毛貓卻對人冷淡呢？答案或許就藏在剛剛“出爐”的第一張家貓基因組草圖里。科學家們在這張基因序列圖中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了20285個基因，通過對它們的分析，將有可能幫助研究人員找到治療某些人類疾病以及解讀貓科動物馴化之謎的鑰匙。

一只名為“辛納蒙”的4歲雌性阿比西尼亞貓非常幸運地為測序提供了血液樣本，成為第一只可以擁有自己生命天書的貓。同時，它也因此把貓帶入到包括狗、小鼠、大鼠和黑猩猩等哺乳動物在內(nèi)的基因組“俱樂部”。

不完整的測序

科學家們在11月出版的《基因組研究》雜志上報告說，他們初步完成了對“辛納蒙”基因組序列的測定。但這僅僅是第一步，測序工作也不如對人基因組和狗基因組那樣完成得徹底。

這張草圖僅包括“辛納蒙”65%的基因序列，其間還有很多空缺。盡管所得的結(jié)果并不完美，但領(lǐng)導這項研究工作的美國國家癌癥研究所的遺傳學家奧布賴恩表示，草圖出現(xiàn)錯誤的幾率不會超過1%。

研究人員先將“辛納蒙”完整的基因組序列分割成很多小的片段，然后用機器測定這些小片段的序列，最后再根據(jù)片段重疊部分的序列，把所有片段拼接在一起，得到一個完整(或相對完整)的序列。

這種方法的優(yōu)點是速度快，但缺點也很明顯，很容易遺失掉部分序列。為了保證研究覆蓋到整個基因組，科學家往往會對全基因組片斷進行多次測序，由于每次測序的分割位置可能不同，因此可以最大程度上保證遺傳信息的完整。

具體到對“辛納蒙”的研究，科學家共測定了大約50億個堿基對，這一數(shù)字是它具有27億個堿基對的基因組的1.9倍。與此相比，人類基因組測序了7倍，狗的基因組測序達到了7.5倍。

這次由于測定的序列交疊部分太少，因此拼接難度很大。作為一種“捷徑”，奧布賴恩等人依照狗和人類基因組的相似部分，將家貓較短的DNA片段排列了起來。這種方法大大節(jié)省了他們的時間和勞動。

值得一提的是，這次測序工作僅花費了1000萬美元，而所獲得的數(shù)據(jù)對一些類型的研究而言，已經(jīng)足夠好了。奧布賴恩表示，家貓基因組研究的策略應該成為在缺乏足夠支持的情況下，進行基因組測序的典范。

通過與其他物種基因組對比，奧布賴恩等人推測，已發(fā)現(xiàn)的20000多個基因大概占家貓所有基因的95%。

以貓“鑒”人

毫無疑問，新的測序工作將促進與貓類特征和疫病相關(guān)的基因研究。比如，今年早些時候，根據(jù)當時的測序結(jié)果，奧布賴恩小組發(fā)現(xiàn)了一個與“辛納蒙”幼年失明相關(guān)的基因突變，它在阿比西尼亞貓中十分普遍，會造成一種名為色素性視網(wǎng)膜炎的疾病。

但科學家們更期望的是從這些動物的基因組中尋找線索，看看我們?nèi)祟愖约旱幕蚪M是如何工作的，比如基因的準確位置以及它們是如何調(diào)節(jié)的，等等。

人類在6000多年前就開始馴養(yǎng)貓，雖然與狗或其他圈養(yǎng)動物相比，家貓是我們?nèi)祟惖男屡笥眩窃谶z傳學上與我們最相近的寵物。和狗相比，家貓的基因組與哺乳動物的共同祖先有著更多的相似性。奧布賴恩說，就染色體的結(jié)構(gòu)而言，家貓比其他非靈長類物種更接近于人類。這意味著貓的遺傳疾病與人的遺傳疾病非常可能以同樣的方式遺傳給下一代。

家貓有250多種自然產(chǎn)生的遺傳疾病，其中很多疾病與人類疾病的遺傳病理十分相似。例如，家貓是已知除了人類之外惟一可能因感染免疫缺陷病毒(即艾滋病病毒)而自然發(fā)病的動物，而貓科免疫缺陷病毒與人類免疫缺陷病毒在遺傳方面有某種相似性，因此它也是研究艾滋病發(fā)展的最佳模型動物。

美國加州大學戴維斯分校的遺傳學家萊斯利·萊昂斯認為，除了幫助治療人類的某些疾病之外，這項工作也會對理解進化帶來益處，因為家貓基因組長久以來變化并不大。她說：“這將有助于確定什么是食肉動物的重要特征以及哪些基因與馴化有關(guān)。”

不過，一些科學家認為，隨著基因測序成本的不斷降低，獲得物種的基因草圖并沒有多少亮點。美國馬里蘭大學的計算生物學家史蒂文·薩爾茲伯格說：“這就好比讀一本書，但你只能讀到每句話的一半。”萊昂斯也認為，家貓基因組要想對人類健康或其他研究工作提供真正的價值還需要完成的更徹底。

明年早些時候，薩爾茲伯格和萊昂斯的愿望可能就會實現(xiàn)，因為到那時，一份完整的“辛納蒙”基因組將會出爐，它可能要比狗的基因測序結(jié)果更加完美。與此同時，食果蝙蝠、鼴鼠等也已等候在基因組“俱樂部”門外。