鳞甲 新知丨全球首个穿山甲基因组测序完成：鳞甲背后的奥秘，和人类免疫系统有关？

穿山甲属于穿山甲科，它只属于一个属，是陆生哺乳动物。狭长，全身鳞片，四肢短小。穿山甲有8个种群，在中国分布的只有一个种群，叫做中国穿山甲，被世界自然保护联盟评为极度濒危。

由Xi交通大学医学与技术研究中心主任朱绍和领导的国际研究小组对这种濒危动物的基因组进行了测序和研究，研究结果将有助于人类对其他哺乳动物的免疫力有更深入的了解。

世界上第一个穿山甲基因组测序完成

穿山甲来自远古时代，最早的穿山甲化石可以追溯到始新世，距今约3500万至5500万年。

在漫长的进化过程中，两次大规模的人口分布变化都与自然环境的变化有关。一个是中新世，1500万到1200万年前。全球气温异常导致食物短缺，它们在欧洲和北美灭绝了。经过漫长而艰苦的爬行，少数幸存者终于在亚洲和非洲找到了栖息地。后来亚洲的中东和非洲的北部再次发生干旱和沙漠化，进一步被挤压在生存空之间，穿山甲成为现存哺乳动物中最小的群体之一。

现有8种穿山甲，包括马来穿山甲、中国穿山甲、菲律宾穿山甲、印度穿山甲，而非洲分布有大型穿山甲、树穿山甲、南非穿山甲、长尾穿山甲。近年来，由于人类对药物和食物的需求造成的栖息地破坏和滥杀，这种可怜的生物正濒临灭绝。

“我们已经完成了世界上第一只穿山甲的全基因组测序及其基因组图谱，基因组图谱的下游分析研究工作延续至今。”朱少和说，穿山甲的全基因组测序以前没有实现，很大程度上是因为穿山甲的DNA样本很难获得。"由于选择性的饮食习惯和免疫力低下，穿山甲很难适应人工繁殖."

在过去的150年里，有100多家动物园和组织试图人工饲养穿山甲。“但不幸的是，大多数人在几个月内就去世了。”朱少和希望从遗传学角度解释穿山甲为什么具有这些特征，并解开圈养难的谜团。“如果能找到原因，我相信这些新知识也可以应用到其他领域。”

除了朱少和，国内外也有很多科学家希望研究穿山甲，但通常很难获得生物样本或找到活的穿山甲。“我与马来西亚野生动物和国家公园管理局合作多年，一直保持着非常密切的关系。”朱少和说，国际研究小组通过他们获得了生物样本和活穿山甲，并用于研究。“穿山甲基因组巨大，接近人类基因组大小。它们的基因组大小和基因数量相似也就不足为奇了。因为人类和穿山甲是有胎盘的哺乳动物，两者关系密切，有很多共同的特征。”

人类也会进化出鳞片吗？

"然而，穿山甲在哺乳动物中是一个非常特殊的例子."朱少和说，穿山甲主要依靠觅食蚂蚁作为食物来源，它依靠高度发达的嗅觉进食。一旦穿山甲找到猎物，它们就会用长而轻快的舌头捕食。由于穿山甲没有牙齿，它们会用独特的胃消化食物，从而消化胃里的所有食物。而且胃里的小沙子会把咽下的食物磨碎，然后分解成更易消化的形式。

有一种假说认为穿山甲进化出鳞片是为了保护自己不受微生物感染。“以前的研究表明，人体内的干扰素ε基因可以在皮肤和粘膜免疫中发挥重要作用。该基因在粘膜的保护下，在人体皮肤表面和肠、肺中表达，为试图进入体内的病原体设置了第一道防线。”朱少和说，在他们测试的六种穿山甲中，IFNE基因处于“假基因化”状态，功能丧失。也就是说，IFNE基因功能缺失可能导致穿山甲皮肤免疫力下降。"鳞片可以以进化的形式弥补皮肤免疫力的下降."

“鳞片可以帮助穿山甲抵御捕食者发起的攻击，从而保护它免受外伤和外伤引起的微生物感染。”朱绍和认为，其实干扰素ε基因在人体皮肤中是可以正常表达的，可以发挥作用。从进化的角度来看，鳞片可能在一定程度上弥补了IFNE基因功能缺失导致的皮肤免疫功能减弱。如果有一天人类失去了IFNE，我们的皮肤会像穿山甲一样进化出鳞片吗？“这将是一个非常有趣的问题。”

“有了基因组图谱，我们可以通过比较穿山甲和人类基因组序列的一些差异，来探索我们尚未发现的秘密，或者回答许多新的科学问题。”朱少和说，比如通过对穿山甲和人类基因组的对比分析，我们发现穿山甲鳞片可能是一种非常特殊的适应环境的新方式，用来补偿其皮肤免疫力低下。我们还发现，穿山甲中与病原体反应和免疫相关的一些基因已经进化，如穿山甲特异性突变。“我们相信这些突变带来的进化可能有助于提高穿山甲的免疫力。将来，也许可以测试这些基因的变化是否也能提高人体的免疫力。这将是一项非常有意义的研究。”

研究结果将应用于人体免疫研究

目前穿山甲项目是朱绍和领导的大学医学卫生与技术研究中心下属苏州基因组中心的核心研究项目之一。

“其实除了穿山甲，我还有很多其他动物可以选择，包括马来亚、儒艮、马来亚虎等。，但最后我还是选择了穿山甲。”朱少和说，主要是因为它有非常独特的特征，比如鳞片奇特，肌肉非常强壮，嗅觉很强，没有牙齿。“通过研究穿山甲独特的遗传起源，我们可以更好地了解哺乳动物的进化，包括人类的进化。”

经过多年对穿山甲的基因组分析，人们对这种濒危动物的遗传有了更深入的了解。朱少和表示，核心项目将围绕以下两个主要研究方向展开。首先是濒危穿山甲的保护，利用穿山甲遗传学的新发现，为穿山甲提供更好的保护和拯救方案。二是将多年来对穿山甲基因组的分析结果应用于人类免疫和人类疾病的研究。

“我们还发现，一些基因或基因突变可能与穿山甲肌肉发达、嗅觉灵敏有关。”朱少和说，如果我们在人类身上进一步研究这些基因，也许可以帮助人类了解这些基因是否可以帮助增强人的嗅觉，或者帮助失去嗅觉的人重新获得嗅觉，增强肌肉。但是，为了验证这些假设，未来需要大量的实验来证明。

“在对世界上第一只穿山甲的全基因组进行测序和分析后，我们一直保持着这一领域的国际领先地位。近年来，我们一直在对穿山甲的基因组及相关实验进行深入分析，积累了大量重要数据。”朱少和说，他希望试验拯救濒危穿山甲的新方法，这需要大量的基础研究工作。“政府和企业可以给予更多的关注，更多的支持和帮助，共同拯救这一濒危物种。穿山甲作为一种独特的哺乳动物，具有很高的生态学和医学研究价值，也可能帮助人类治疗某些疾病。”