脊椎动物温度受体基因的适应性进化研究

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温度感知对动物的生存具有重要意义,温度受体基因在这一过程中发挥重要作用。动物在对不同栖息环境和核心体温的适应过程中,其温度受体基因可能会发生相应的适应性进化。本研究以脊椎动物为研究对象,分析了不同类群中温度受体基因的适应性进化。首先通过皮肤转录组测序获得四种鸟类(灰喜鹊、大山雀、非洲鸵鸟和鸸鹋)温度受体基因的编码区序列,然后结合已发表的256种物种序列,使用PAML软件中的支模型和支位点模型对不同类群中的11个温度受体基因进行选择压力分析。此外,本研究亦对鸟类与哺乳类的10个温度受体基因的氨基酸序列进行了谱系发育分析以及趋同进化分析。选择压力分析结果显示,在内温动物哺乳类祖先和鸟类祖先中分别检测到6个和1个温度受体基因存在正选择信号;在现生外温动物矛尾鱼、两栖类、龟鳖目、有鳞目中各检测到2个正选择基因;在除初龙祖先外的其余5个研究类群共同祖先中均检测到受到正选择作用的基因,其中数目最多的为羊膜动物祖先以及爬行类与鸟类共同祖先,均检测到6个正选择基因。这说明温度受体基因在各脊椎动物类群中发生了较广泛的适应性进化。在内温动物和外温动物中均检测到受正选择的温度受体基因,暗示环境温度和核心体温在其温度受体基因的进化中可能起到一定作用。谱系发育分析结果显示,内温动物鸟类和哺乳类的TRPV4基因聚在同一分支;此外,通过祖先序列重建发现TRPV4基因在鸟类祖先与哺乳类祖先中有4个氨基酸位点发生了平行替代。这说明鸟类与哺乳类温度受体基因TRPV4发生了趋同进化。本研究结果对从温度适应的角度来理解脊椎动物对环境多样性的适应具有一定的参考意义。
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