11篇Science齐发！全球50个科研机构合作构建了现今最大的哺乳动物比较基因组数据集

2023年4月28日，《Science》以封面专刊的形式发表了Zoonomia项目的系列报道，包括11篇研究论文和2篇专家评论。在论文中，来自全球50个科研机构的上百位研究人员构建了现今最大的哺乳动物比较基因组数据集，包含240种有胎盘哺乳动物的全基因组资源。

Zoonomia Project

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Zoonomia Project 是由麻省理工学院、哈佛大学等单位的科学家牵头的一个大型国际研究项目，项目从2006年搜集样本，对数百种哺乳动物的基因组序列开展测序，以及更重要的，对测序结果进行解读和系统比较，旨在从分子、种群和物种水平的变化，揭示人类和其他哺乳动物的基因组在演化过程中如何发展，哪些区域在哺乳动物中具有关键功能，哪些基因变化导致了物种独有的特征，哪些突变带来了疾病风险，等等。

11篇研究综述

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在题为Mammalian evolution of human cis-regulatory elements and transcription factor binding sites研究中， 研究人员绘制了胎盘哺乳动物中cCRE和TFBS的进化景观，确定了哺乳动物谱系中纯化选择的元素子集。这些元素在与一组多样、复杂的性状相关的人类遗传变异中高度富集。

在题为Comparative genomics of Balto, a famous historic dog, captures lost diversity of 1920s sled dogs 研究中，研究者通过从巴尔托雪橇犬标本剥制遗骸中对他的基因组进行测序，并在大型比较和犬类数据集的背景下分析这些数据，研究发现巴尔托和他的工作雪橇犬同时代人比现代品种更具遗传多样性，并且可能携带了帮助他们在 1920 年代阿拉斯加恶劣条件下生存的变体。

在题为Relating enhancer genetic variation across mammals to complex phenotypes using machine learning 的研究中，TACIT利用预测的增强子活性保护而不是核苷酸水平的保守，将物种之间的基因序列差异与大量哺乳动物的表型联系起来。TACIT可以应用于任何表型，其增强子活性数据可从相关组织或细胞类型的至少几个物种获得，并且可以在数十种具有实质性表型变异的物种中获得全基因组比对。

在题为A genomic timescale for placental mammal evolution 研究中，研究者对多类序列变异的全基因组分析提供了对胎盘哺乳动物系统发育的最全面评估，解决了有争议的关系，并阐明了哺乳动物多样化的时机。他们提出，白垩纪大陆碎裂和谱系分离的结合，以及K-Pg灭绝在陆地快速出现时的直接和间接影响，协同作用于新生代早期胎盘哺乳动物的加速多样化速度。

在题为Evolutionary constraint and innovation across hundreds of placental mammals研究中，研究人员确定了与哺乳动物世界中一些特殊特征相关的基因组部分，例如非凡的大脑大小、卓越的嗅觉以及在冬季冬眠的能力。作者使用基因组来证实，对有效种群规模和多样性的估计可以帮助预测难以监测和采样的物种的风险。

在题为Leveraging base-pair mammalian constraint to understand genetic variation and human disease研究中，Sullivan等人观察到的在许多物种和进化过程中保持不变的DNA序列，以及在一个或几个谱系中突然开始积累突变的序列，都强有力地表明了功能相关性和进化力量在起作用。研究人员还通过研究髓母细胞瘤患者，发现了人类基因组进化保守位置的突变，他们认为这些突变可能导致脑肿瘤生长更快或抵抗治疗。

在题为Integrating gene annotation with orthology inference at scale的研究中，提出了 TOGA，这是一种集成了结构基因注释和同源序列推断的方法。研究人员将其应用于 488 个胎盘哺乳动物和 501 个鸟类，从而创建了迄今最大的比较基因资源。

在题为The functional and evolutionary impacts of human-specific deletions in conserved elements的研究中，研究人员分享了对基因组结构的研究，结果发现，复杂的认知功能再次成为人类进化过程中序列变化的主要受益者之一，这些小缺失附近的基因系统地富集了那些在大脑和神经元功能中发挥作用的基因。

在题为Three-dimensional genome rewiring in loci with human accelerated regions的研究中，使用 Zoonomia 数据和实验分析检查了 10000 多个特定于人类的基因缺失，并将其中一些与神经元的功能联系起来。

在题为Insights into mammalian TE diversity through the curation of 248 genome assemblies的研究中，研究人员检测了 248 个胎盘哺乳动物基因组装配体的转座元件含量，这是迄今为止最大的综合TE策展工作。研究发现，尽管哺乳动物在总TE含量和多样性方面相似，但它们在近期TE积累方面表现出实质性的差异。

在题为The contribution of historical processes to contemporary extinction risk in placental mammals的研究中，研究人员调查了 240 种哺乳动物的单基因组的遗传变异，发现由于遗传负荷的长期积累和固定，历史上种群较小的物种携带了比例较大的有害等位基因，有较高的灭绝风险。

研究意义

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科学家表示：“这些对于我们理解自身的起源与疾病、理解生命的多样性来说还只是回答了一小部分。”其中两篇论文的通讯作者、生态学和演化生物学家Beth Shapiro教授指出：“这11篇论文只是一个样本，显示了利用新的遗传数据可以完成的科学类型。"（转化医学网360zhyx.com）

参考资料：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn7930

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn5887

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm7993

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl8189

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn3943

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn2937

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn3107

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn2253

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abm1696

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn1430

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abn5856

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。