近日，中国科学院成都生物研究所李家堂团队在Science Advances上发表一项研究，首次揭示了全球唯一专性孤雌生殖蛇类——钩盲蛇的基因组奥秘。该研究通过多组学技术破解了该物种三倍体基因组构成、孤雌生殖的分子机制及其进化意义，为理解脊椎动物多倍体形成和孤雌生殖适应性提供新的见解。
钩盲蛇是世界上已知最小的蛇类之一。这种蛇类营穴居生活，主要以蚂蚁和白蚁为食。由于钩盲蛇体型微小，且常通过植物贸易中的花盆土壤被无意中传播，因此也称为“花盆蛇”。这种特有的传播方式使其在全球范围内形成了广泛的分布格局，尤其分布在热带和亚热带地区。
钩盲蛇的广泛分布不仅得益于其适应性强的生活习性，还与其独特的孤雌生殖方式密切相关。钩盲蛇是一种仅由雌性个体组成的蛇类，其核型均为三倍体，自然种群无需雄性参与即可繁衍后代。科学家长期关注其三倍体基因组起源、亚基因组间兼容性，以及孤雌生殖是否导致进化“死胡同”等关键问题。
研究团队成功破译了钩盲蛇染色体级别的高质量基因组，并进行了三个亚基因组的精准拆分，发现钩盲蛇的祖先基因组在约4100万年前经历了一次快速的物种形成事件，导致了染色体融合的发生。
同时，研究发现钩盲蛇基因组中存在大量的假基因化现象，包括免疫和精子发生相关基因。这些基因的假基因化可能有助于减少不同亚基因组之间的免疫反应，从而促进杂合基因组的形成，并确保孤雌生殖的顺利进行。
研究利用卵巢等器官的转录和表观遗传学分析发现，卵巢中DNA修复相关基因ALKBH2和MDC1等特异高表达，可能在其减数分裂过程中起到重要作用。结合群体基因组分析发现，不同地理种群的亚基因组拷贝数存在显著差异，并推测钩盲蛇孤雌生殖可能是依赖“减数分裂前内复制”的一种潜在机制。
本研究为我们理解动物孤雌生殖和多倍体形成机制提供了一个独特视角，打破了关于“孤雌生殖动物面临进化困境”的传统认知，有助于理解动物多样化生殖方式的起源，为探索其他类群的染色体演化历史和物种多样性保护提供了新思路。
论文以“Genomic insights into parthenogenesis and triploid evolution in the flowerpot snake”为题发表于Science Advances。中国科学院成都生物研究所李家堂研究员为论文唯一通讯作者，博士后吕云云和特别研究助理吴威为本文共同第一作者。该研究得到国家自然科学基金青年科学基金项目A类和中国科学院东南亚中心项目等资助。
原文链接：https://doi.org/10.1126/sciadv.adt6477
图1：钩盲蛇（缪靖翎摄）
图2：钩盲蛇亚基因组演化历史
图3：钩盲蛇减数分裂潜在机制示意图