蛇类是爬行动物中数量极为庞大的一支，它们在自然界中占据十分重要的地位。全世界约有4000种蛇，它们颜色不同，形态各异，适应能力强，广泛分布于除南极之外的各个大洲，栖息在各种各样的生态环境中，以高度特化的重要表型如四肢缺失、脊柱延长、视觉和听觉退化、红外感应增强、肺脏器官不对称等，成为脊椎动物演化史上一独特的类群。揭示蛇类中这些特殊表型的遗传机制，对理解脊椎动物演化历史具有重要意义。

中国科学院成都生物研究所李家堂团队基于大规模多组学技术与基因编辑等研究手段，***揭示了蛇类起源及特有表型演化的遗传机制。相关论文以“Large-scale snake genome analyses provide insights into vertebrate development”为题，发表于国际期刊《细胞》（Cell）。

“我们研究选取了全球***代表性的不同支系的蛇类，基于组学大数据构建了迄今为止***有力的蛇类系统学框架，整合***度遗传数据及基因编辑等交叉研究手段，系统阐释了蛇类的起源与特有表型的演化遗传机制。”李家堂告诉红星新闻记者，蛇类是脊椎动物演化历史上的关键节点，也是脊椎动物演化历史上的关键类群。研究率先启动了全球蛇类的组学研究，阐明了蛇类特殊表型，比如大众所熟知的四肢缺失、肺不对称发育等现象背后的遗传机制，将对理解脊椎动物复杂性状的演化具有重要意义，也为人类疾病的防治提供重要的科学支撑作用，推动相关学科快速发展。

▲蛇类四肢缺失、身体延长、内脏器官不对称发育等重要遗传机制

没有四肢的四足动物

揭示蛇类演化的“断舍离”

该研究的成果之一，是揭示蛇类PTCH1蛋白特异性缺失的三个氨基酸残基可能是其四肢缺失的重要遗传机制。

“我们的研究发现，蛇类起源于约1.18亿年前早白垩纪，蛇类的祖先是有脚的，和我们今天看到的蜥蜴一样。由于环境变化，蛇的祖先进入地下生活，而在这样的生存环境下，四肢成为了运动的阻碍。于是在接下来的亿万年中，它们逐渐失去了四肢。”李家堂表示，研究表明，蛇类与***近缘的蜥蜴（帝王蛇蜥和科摩多巨蜥等类群的***近共同祖先）是姐妹枝，提示蛇类的祖先可能是某种蜥蜴。

四肢的丢失往往伴随着身体的延长，蛇的脊椎数目可达数百枚，是其他常见脊椎动物的2—3倍。

“身体拉长，控制脊椎前端发育（FOXC2）和后端发育（DLC）的重要基因受到强烈正选择，提示它们可能也对蛇类脊柱数增加有重要贡献，可为未来的动物遗传育种实验研究提供新的材料。”李家堂说，得益于密集的脊椎骨和精密的肌肉系统，虽然没有四肢，但蛇类的动作灵活度极其敏捷。

而为了适应身体延长，蛇类的内脏器官发生了不对称发育。例如，其左肺大多趋近于退化，而右肺则较为发达。研究表明，蛇类丢失了控制器官对称发育的DNAH11和FXJ1B基因，是其左、右肺不对称发育的重要遗传因素。

▲蛇类感官系统演化

此外，蛇的嘴巴可以张到很大，***大可以达到130度，因此可以吞下比自己头部大的猎物。“我们研究发现，有7个与头部发育相关的基因在蛇类中发生了变化，这可能是他们能够‘吞象’的天赋来源。”

在漫长的演化历程中，有一部分蛇类甚至进化出感知红外热辐射的能力。蟒蚺和蝮蛇以其特殊的红外感受器官——唇窝和颊窝而闻名于世，这能辅助他们在光线不足的情况下捕猎以及躲避天敌。

ctDNA的提取在肿瘤筛查中，是重要的前置步骤。目前常用的提取方法是利用生物磁珠，主要是硅羟基磁珠或羧基磁珠对血清血浆的ctDNA进行提取，由于磁珠的粒径小，比表面积大，在特定提取缓冲液中，对核酸的吸附会更加灵敏，相比于其他方法，使用生物磁珠对进行ctDNA提取得率会更高，检测灵敏度和检出限也会更合适，搭配核酸提取仪，更能实现全程自动化的提取。