南京师范大学韩管助课题组在逆转录病毒进化研究取得重要进展学术资讯

近日，南京师范大学韩管助教授课题组在微生物学领域权威期刊PLOS Pathogens上发表了题为“Molecular fossils illuminate the evolution of retroviruses following a macroevolutionary transition from land to water”的研究论文，报道了在逆转录病毒多样性和进化方面取得的研究进展。

脊椎动物在进化历程中经历了频繁的生存环境变化，其中最典型的例子便是鲸类动物祖先5000万年前从陆生环境回归水生环境。为适应次生水生环境，鲸类动物进化出了一系列新的形态学和行为学特征，比如流线型躯体，回声定位，滤食以及后肢、体毛和汗腺等的丢失。在哺乳动物中，鲸类和偶蹄目动物亲缘关系最近，偶蹄目中的河马科是鲸类的姐妹群。鲸类又可以进一步分为齿鲸亚目和须鲸亚目。目前已知很多病毒可感染鲸类动物，但是尚不清楚这些感染鲸类的病毒是如何起源的，以及在陆生到水生过程中病毒是如何进化的。

逆转录病毒在偶然的情况下可以感染生殖细胞，整合到生殖细胞基因组的逆转录病毒便可从亲代传到子代形成内源性逆转录病毒。内源性逆转录病毒记录了过去发生的逆转录病毒感染情况，为研究逆转录病毒的进化史提供了重要的“分子化石”。韩管助教授课题组使用系统发生基因组学的方法在25种鲸类动物基因组中发现了8724条内源性逆转录病毒，系统发生分析表明这些内源性逆转录病毒可以聚成315个支系，而每一个支系代表一次独立的内源化事件。进一步分析表明，其中298个逆转录病毒支系起源于陆生到水生过渡之前，这些内源性逆转录病毒绝大多数正在走向进化的“死胡同”，在鲸类基因组中的拷贝数较低（通常只有一个拷贝）。17个病毒支系起源于齿鲸亚目和须鲸亚目分化之后，表明在鲸类适应水生环境之后，许多感染非鲸类哺乳动物的逆转录病毒通过跨宿主传播感染齿鲸亚目或须鲸亚目。整合时间和基因组共线性分析也表明，这些内源性病毒近期或者正在鲸类基因组中扩增，其中一些支系在一个物种中拷贝数可以到数百。虽然鲸类与鱼类在生境上长期重叠，但是并没有发现鱼类逆转录病毒可感染鲸类的证据。