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攝食策略的轉變深遠影響著物種向新生態(tài)位的擴散，推動了其生理和形態(tài)上的適應演化。鈍頭蛇科蛇類專以蛞蝓和蝸牛為食，而這一取食策略伴隨著多重挑戰(zhàn)，包括如何從殼中攝取蝸牛、如何有效分解獵物分泌的大量黏液，以及如何在低脂攝入下維持能量代謝。為應對這些挑戰(zhàn)，鈍頭蛇類演化出一系列特殊表型，如短小的吻部、左右不對稱的下頜齒，以及具有特殊分泌功能的膨大下唇腺等，是研究動物食性特化背后遺傳機制的理想對象。近日，中國科學院成都生物研究所李家堂團隊通過整合基因組、轉錄組、宏基因組等多組學數(shù)據(jù)，結合分子模擬與功能實驗，系統(tǒng)解析了勐臘鈍頭蛇食性特化的分子機制。研究發(fā)現(xiàn)，勐臘鈍頭蛇基因組中與糖胺聚糖代謝和脂質代謝相關的基因發(fā)生了物種特異的基因家族擴張與功能突變。其中，勐臘鈍頭蛇的載脂蛋白E（APOE）上產(chǎn)生了多個特有突變，使其相較于其他蛇類APOE具有更高的脂質結合穩(wěn)定性，有助于高效利用有限的脂質資源。此外，勐臘鈍頭蛇的乙酰肝素酶（HPSE）基因相比其它蛇類發(fā)生了擴張，其所有HPSE拷貝在下唇腺中的表達量顯著上調，通過基因劑量效應提升HPSE的整體表達水平，從而增強其降解肝素類糖胺聚糖（蝸牛黏液中主要的黏性成分）的能力。勐臘鈍頭蛇腸道微生物組成與功能也發(fā)生了適應性變化。相比于不吃蝸牛的蛇類，勐臘鈍頭蛇腸道中降解蝸牛黏液組分的細菌以及合成短鏈脂肪酸（SCFA）的細菌占有明顯優(yōu)勢。值得一提的是，與同樣食物富含肝素類物質且脂肪含量極低的吸血蝙蝠相似，勐臘鈍頭蛇的腸道中也富集了肝素裂解、短鏈脂肪酸合成及脂質合成相關的微生物酶。它們的腸道共生菌可利用肝素分解產(chǎn)生的低聚糖持續(xù)合成SCFA作為宿主的能量來源，并減輕脂質攝入不足的影響。研究以勐臘鈍頭蛇為對象，揭示了其基因組與腸道微生物群在推動食性適應中的協(xié)同關系，并提供了哺乳動物與爬行動物在腸道共生菌功能方面可能存在趨同演化的證據(jù)。該成果拓展了對不同物種間食性特化機制的理解，進一步強調了共生總基因組在演化過程中的重要作用。相關研究成果以Hologenomics Reveals Specialized Dietary Adaptations in the Mengla Snail-eating Snake為題發(fā)表在《科學進展》（Science Advances）上。研究工作得到國家自然科學基金的支持。論文鏈接勐臘鈍頭蛇勐臘鈍頭蛇特有APOE突變及HPSE基因擴張勐臘鈍頭蛇腸道菌群構成及功能特化