來自英國卡迪夫大學、深圳華大基因研究所等處的研究人員近日完成了對游隼和獵隼的基因組測序,，提供了關(guān)于捕食生物生活方式演變的一些新認識,，相關(guān)論文“Peregrine and saker falcon genome sequences provide insights into evolution of a predatory lifestyle”發(fā)表在3月24日的《自然—遺傳學》（Nature Genetics）雜志上。
英國卡迪夫大學的Michael W Bruford和深圳華大基因研究所的王?。╓ang Jun）博士為這篇文章的共同通訊作者,。
圖中左為游隼，右為獵隼
隼形目(Falconiformes)包括鸮形目以外的所有猛禽,，是白天活動的猛禽,。隼形目多為單獨活動，飛翔能力極強,，也是視力最好的動物之一,。隼形目與其它鳥類不同，雌鳥往往比雄鳥體型更大。隼形目有4-5科,，我國有2-3科,。我國的所有隼形目鳥類都是國家重點保護野生動物。作為頂級食肉動物,，隼形目具有獨特的形態(tài),、生理和行為適應性，使得它們能夠成為成功的捕食者,。例如游隼（peregrine）就被譽為是世界上速度最快的動物,。
為了探討捕食生物適應的進化基礎(chǔ)，來自卡迪夫大學和華大基因的研究人員對游隼和獵隼進行全基因組測序,，并獲得了關(guān)于進化和捕食方式選擇性的全基因組證據(jù),。研究人員利用Illumina深度測序組裝出了長度約為1.2 Gb的基因組，測序覆蓋度達100倍,。
利用同源性和de novo分析方法結(jié)合RNA測序數(shù)據(jù),，研究人員預測出了游隼和獵隼分別具有16,263和16,204個基因。利用以同源性為基礎(chǔ)的方法,，研究人員對大約92%的這些基因進行了功能性注釋,。
利用相關(guān)基因組，研究人員開展了比較基因組分析評估了隼的進化和新變化,。研究人員對游隼,、獵隼、雞,、斑胸草雀和火雞中的同源基因進行了分析,。結(jié)果表明雞和火雞組成了一個進化分支，斑胸草雀和隼為另一個進化分支,。分析游隼和獵隼序列,，表明兩者最近的共同祖先存在于210萬年前。超過99.6%的游隼基因組與獵隼基因組在基因區(qū)域上是共線的,。
分析結(jié)果表明,，相比于雞和斑胸草雀，游隼和獵隼基因組中大片段重復相對較少,，這些元件不到基因組的1%,。它們的轉(zhuǎn)座因子組成與斑胸草雀非常相似，具有較少的DNA轉(zhuǎn)座因子和長核苷酸元件,。研究人員還發(fā)現(xiàn)隨著進化時間推移,，只有較少的分子特異性插入和缺失在隼基因組中中累積。相比于其他鳥類,，游隼和獵隼譜系特異性基因較少,。
此外，相比于雞和斑胸草雀，嗅覺受體基因目錄顯示游隼和獵隼中的完整嗅覺受體基因也是最少的,，但它們的嗅球比率要高于斑胸草雀,，與雞相似。這兩個性狀過去被認為與嗅覺功能呈正相關(guān),。此外,，在雞和斑胸草雀中存在的嗅覺受體γ-c 簇基因擴張，在游隼和獵隼并不存在,，研究人員認為這有可能與游隼和獵隼依賴于視覺定位獵物有關(guān),。
此外，研究人員通過比較游隼,、獵隼和現(xiàn)有鳥類基因組,，發(fā)現(xiàn)了一些與循環(huán)（例如血紅素合成）、神經(jīng)系統(tǒng),、嗅覺和鈉離子轉(zhuǎn)運相關(guān)的進化基因發(fā)生了快速進化,。與雞形目鳥類比較，揭示出線粒體呼吸鏈也發(fā)生了顯著的快速改變,。此外,，研究人員還發(fā)現(xiàn)在所有鳥類基因組中，游隼和獵隼的每時間單位基因損失速率是最快的,。
新研究提供了基因組測序數(shù)據(jù)為未來研究中檢測鳥類，尤其是猛禽的進化和適應提供了一個重要的資源,。游隼和獵隼廣泛分布于全球,，顯示出多種多樣的地域表型和行為，它們的保護情況隨棲息地范圍存在巨大的差異,，當前獵隼已被全球列為瀕危物種,。游隼和獵隼都有遷徙和定居物種，了解這一廣泛多樣性的遺傳基礎(chǔ),，將為長期保護它們提供了一個有價值的工具,。(生物谷Bioon.com)
doi:10.1038/ng.2588
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Peregrine and saker falcon genome sequences provide insights into evolution of a predatory lifestyle
Xiangjiang Zhan, Shengkai Pan, Junyi Wang, Andrew Dixon, Jing He, Margit G Muller, Peixiang Ni, Li Hu, Yuan Liu, Haolong Hou, Yuanping Chen, Jinquan Xia, Qiong Luo, Pengwei Xu, Ying Chen, Shengguang Liao, Changchang Cao, Shukun Gao, Zhaobao Wang, Zhen Yue, Guoqing Li, Ye Yin, Nick C Fox, Jun Wang & Michael W Bruford.
As top predators, falcons possess unique morphological, physiological and behavioral adaptations that allow them to be successful hunters: for example, the peregrine is renowned as the world's fastest animal. To examine the evolutionary basis of predatory adaptations, we sequenced the genomes of both the peregrine (Falco peregrinus) and saker falcon (Falco cherrug), and we present parallel, genome-wide evidence for evolutionary innovation and selection for a predatory lifestyle. The genomes, assembled using Illumina deep sequencing with greater than 100-fold coverage, are both approximately 1.2 Gb in length, with transcriptome-assisted prediction of approximately 16,200 genes for both species. Analysis of 8,424 orthologs in both falcons, chicken, zebra finch and turkey identified consistent evidence for genome-wide rapid evolution in these raptors. SNP-based inference showed contrasting recent demographic trajectories for the two falcons, and gene-based analysis highlighted falcon-specific evolutionary novelties for beak development and olfaction and specifically for homeostasis-related genes in the arid environment–adapted saker.
