在日本饲养的裸鼹鼠（Heterocephalus glaber）基因组组装与注释

一个地下小型哺乳动物的重大秘密

裸鼹鼠看起来像是皱巴巴的粉色奇特生物，但它们引起科学家兴趣的原因在于其衰老缓慢、抗癌能力强，并能在通风不良、含氧量低的地下隧道中存活。要弄清这种动物如何实现这些非凡特性，研究者需要的不仅仅是一份基因蓝图，而是来自不同群体的多份基因图谱。本研究提供了一份来自日本饲养群体的高质量裸鼹鼠基因组，并将其与现有图谱比较，以揭示可能支撑其特殊生活方式和长寿且健康寿命的细微遗传差异。

为什么一份基因图谱不够

迄今为止，对裸鼹鼠基因组的大多数研究都依赖单一参考基因组，视其为整个物种的标准。但个体和群体之间可能存在重要差异，使用单一样本会遗漏这些差异。早期研究暗示，生活在东非不同地区的裸鼹鼠在遗传上彼此可能像近缘物种那样不同，河流可能将种群隔离并限制交配。然而，完全基因组的数量不足以显示它们在染色体层面或特定基因内部的实际变异情况。

从日本饲养群体构建新的基因组

研究团队聚焦于一个长期维护的日本实验室群体，该群体可追溯到数十年前从东北非采集的动物。研究者谨慎地从一只雄性动物的肌肉中提取DNA，采用了两种现代测序方法：一种平台提供非常长的读段以跨越大段DNA，另一种平台提供大量较短读段以校正错误。专用软件将这些片段拼接成一条长达25.6亿“字母”的基因组——与人类基因组相当——且测试显示超过95%的标准哺乳动物基因是完整存在的。随后，研究者结合现有的RNA数据和蛋白质数据库预测出26,714个蛋白编码基因，并为几乎所有基因分配了可能的功能。

发现以前被遗漏的基因

有了这份新图谱，科学家提出了一个简单的问题：哪些基因在此前的裸鼹鼠参考基因组中没有被正确记录？通过将他们预测的蛋白与人类、鼠类、豚鼠以及两个先前的裸鼹鼠基因组中的蛋白进行比较，他们找到了417个在其他哺乳动物中有明确对应但在旧的裸鼹鼠注释中缺失或不完整的基因模型。这些区域大多确实存在于早期序列中，但未被识别为完整基因，这意味着新工作主要是填补空白，而非推翻先前图谱。总计记录了417个先前未被检测到的基因模型，扩展了研究裸鼹鼠生物学的工具箱。

微妙的DNA变化及其可能的含义

研究随后将视角放大到整个染色体层面，比较新基因组与旧基因组的差异。借助将匹配DNA片段排列在一起的图形“点图”，作者们看到大多是笔直、干净的对角线——这表明不同个体间的总体基因组结构非常相似。确实出现了少数疑似翻转和重排，但更仔细的检查显示其中许多位于早期组装的间隙附近，提示这些更可能是技术性伪影而非真实的生物学变化。当他们观察较小的结构性变化（例如短插入和缺失）时，裸鼹鼠基因组之间的差异数量远低于常见的实验室小鼠品系之间的差异，这意味着这个圈养群体在结构层面上相对均一。

与行为、氧供和衰老相关的基因微调

除了大尺度结构外，研究者还检查了基因编码的实际蛋白序列变化。他们将自己的基因注释转移到旧参考上，识别出177个在序列上差异特别明显的转录本。将这些结果与小鼠的类似分析相比，突出出77个似乎在裸鼹鼠中特有的变异基因。许多这些基因参与细胞如何感知和响应化学信号，包括血清素受体（与情绪相关的大脑信号）和L-DOPA受体（与运动和奖赏相关）的受体。其他基因影响控制红细胞生成和代谢的激素信号通路。这些差异可能影响拥挤群落中的社会互动、帮助动物应对低氧环境，或促成它们对衰老和细胞损伤的不同反应。

解码这一非凡动物的新基础

最终，这项工作并不声称精确定位使裸鼹鼠寿命更长、抗癌或耐窒息隧道的具体基因。相反，它提供了一份来自记录详尽的群体的更完整且经过仔细校验的基因组，详述了其与早期图谱的一致之处与差异，并突出了一组可能塑造该动物独特生物学的微妙变动基因。这个更丰富的遗传参考将允许未来的研究将特定DNA变化与行为、疾病抵抗和寿命联系起来，使我们更接近于理解——也许有一天能利用——这些地下啮齿动物所隐藏的健康衰老秘密。

引用: Toga, K., Oka, K., Tanaka, H. et al. Genome assembly and annotation of the naked mole rat Heterocephalus glaber reared in Japan. Sci Data 13, 705 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06996-9

关键词: 裸鼹鼠基因组, 健康衰老, 耐低氧, 动物社会行为, 遗传变异