《科學(xué)》雜志新聞欄目近日報道李家堂研究團(tuán)隊的溫泉蛇系列研究成果。中科院成都生物研究所供圖

　　世界上大多數(shù)蛇類生活在熱帶或亞熱帶地區(qū)，為什么神奇的溫泉蛇長期生活在高海拔地區(qū)，且能夠在高原隆升和冰河期的劇烈氣候變化中幸存下來？記者13日從中科院成都生物研究所獲悉，《科學(xué)》雜志新聞欄目近日以《Secrets of Tibet’s hot-spring snakes revealed》為題對中國科學(xué)院成都生物研究所李家堂研究團(tuán)隊的溫泉蛇系列研究成果進(jìn)行了報道。根據(jù)中國科研人員研究，溫泉蛇的起源和演化與青藏高原的形成和隆起有著密切的聯(lián)系。

　　文章提到，自2015年起，李家堂研究團(tuán)隊聚焦溫泉蛇高原極端環(huán)境適應(yīng)與演化機(jī)制相關(guān)研究，于2018年首次公布了西藏溫泉蛇基因組草圖，并揭示了溫泉蛇屬物種適應(yīng)高原低氧及強(qiáng)紫外的遺傳機(jī)制。在此基礎(chǔ)上，中國科研人員結(jié)合行為學(xué)，比較基因組學(xué)以及膜片鉗實驗等技術(shù)方法，進(jìn)一步揭示了溫泉蛇溫度感知能力的進(jìn)化遺傳機(jī)制。基于更新的高質(zhì)量基因組，中國科研人員還開展了西藏溫泉蛇和四川溫泉蛇的群體基因組學(xué)研究，為其保護(hù)提供重要科學(xué)支撐。

　　青藏高原具有氣候寒冷、氧氣含量低、紫外線強(qiáng)烈等特點，對高原上生活的動物來說是巨大的挑戰(zhàn)，同時也是研究動物對高海拔環(huán)境適應(yīng)的天然實驗室。此前已有關(guān)于人類、牦牛等恒溫動物適應(yīng)高原環(huán)境遺傳機(jī)制的研究，但缺乏變溫動物的相關(guān)研究。溫泉蛇是揭開變溫動物高海拔適應(yīng)之謎的良好動物模型。

青藏高原溫泉點和溫泉蛇的分布以及行為學(xué)實驗。中科院成都生物研究所供圖

　　溫泉蛇屬是中國特有珍稀保護(hù)物種，為國家一級保護(hù)動物，也是世界上分布海拔最高的蛇類類群之一，均生活于青藏高原海拔3500米至4400米的地區(qū)。世界上大多數(shù)蛇類生活在熱帶或亞熱帶地區(qū)，高原的寒冷環(huán)境通常不利于蛇類的繁衍生息。溫泉蛇作為世界上分布海拔最高的蛇類類群之一，并且能夠在高原隆升和冰河期的劇烈氣候變化中幸存下來，意味著其必然具有特殊的溫度適應(yīng)策略。

　　中國科研人員結(jié)合野外調(diào)查和文獻(xiàn)調(diào)研，整理了高原地?zé)豳Y源以及溫泉蛇的分布信息，發(fā)現(xiàn)溫泉蛇高度偏好溫泉生境。通過趨熱行為學(xué)實驗證明，相較于另外兩種低海拔蛇類，溫泉蛇能夠更快速地定位到高溫區(qū)域，且對高溫區(qū)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的偏好，提示溫泉蛇具有高效的溫度感知能力。

　　溫泉蛇的起源和演化與青藏高原的形成和隆起有著密切的聯(lián)系。中國科研人員還開展了西藏溫泉蛇群體基因組學(xué)研究，探究該物種的群體遺傳結(jié)構(gòu)、種群歷史動態(tài)以及對群體分化產(chǎn)生作用的地理、氣候以及微環(huán)境等趨動因素。

　　基于全基因組SNPs分析表明，西藏溫泉蛇在遺傳上被分為三個類群，按地理分布被定義為西部、中部和東部類群，其中西部類群與另兩者遺傳差異最大；盡管存在分化，但群體間廣泛存在基因流。其中，中部分類群因其所處地理位置特殊性一定程度上承載了東、西部類群基因交流傳遞的角色；對西藏溫泉蛇的種群歷史動態(tài)研究則提示，氣候因素、地理結(jié)構(gòu)以及溫泉微環(huán)境差異對促進(jìn)其分化和塑造其分布格局具有重要作用。

　　同時，作為國家重點保護(hù)物種，中國科研人員對西藏溫泉蛇遺傳多樣性等內(nèi)容進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，西藏溫泉蛇具有較低的基因組雜合度，較高的近交系數(shù)以及遺傳負(fù)荷；對西藏溫泉蛇的染色體結(jié)構(gòu)變異分析也反映出該物種較低的多樣性水平。研究成果可為西藏溫泉蛇及其他高原物種保護(hù)策略的制定提供科學(xué)支撐。