新華網上海2月27日電（史依靈 曾玉竹）獼猴屬中的食蟹猴和恒河猴是與人類遺傳距離最近的非人靈長類實驗動物，廣泛應用於生物醫學和人類演化研究。然而獼猴屬的遺傳信息仍存在不完整的問題，這限制了科學家們對其演化機制和生物醫學價值的深入研究。

  上海交通大學毛亞飛課題組與中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心/神經科學研究所孫強課題組合作解開獼猴屬遺傳新密碼，助力演化醫學研究。2月27日，這一研究成果在國際學術期刊《自然》（Nature）上發表。

  據悉，該研究首次完成了非人靈長類動物端粒到端粒完整基因組的組裝，系統解析了獼猴屬與人類基因組之間的大尺度差異，並闡明了結構變異如何通過重塑基因組三維結構調控腦細胞類型特異性的表達。此外，研究還揭示了獼猴屬種間分化的遺傳特徵，並通過生物化學實驗等手段，解析了遺傳變異如何導致蛋白質表達的變化。

  補齊獼猴屬遺傳密碼的“最後一塊拼圖”

  如果把基因組比作一幅巨型拼圖，那麼傳統測序技術就像用零碎的小圖塊（短片段）拼湊整幅畫面——當遇到大面積的重復圖案（如着絲粒、片段重復、回文序列等複雜結構）時，這些“拼圖塊”就難以準確定位，導致基因組圖譜出現大量空白。這些空白區域並非“無用角落”，而是可能掌控染色體穩定、基因調控等關鍵功能的“控制區”。

  為了攻克這個難題，研究團隊找到了一位“完美模特”——食蟹猴的孤雌生殖幹細胞。其基因組的兩套遺傳信息高度一致，就像複印了兩份完全相同的書稿，極大簡化了拼圖難度。科研團隊利用自主開發的基於特有標記的分型迭代替換局部組裝工具，成功解決了現有組裝軟體未能或錯誤組裝的上百個複雜結構區域，最終構建食蟹猴T2T基因組。研究人員介紹，這一基因組達到了百萬級的精準度，也成為首個非人靈長類完整參考基因組，為深入理解複雜基因組區域提供了重要材料。

  人類與獼猴的基因“折疊藝術”：為何人類更獨特？

  基因組的空間折疊如同精心設計的摺紙藝術。染色體的倒位、易位等大尺度結構變異會重塑三維折疊模式，進而影響基因的“開關”狀態。儘管這些變異被認為是物種演化的驅動力，但人類與獼猴等近親靈長類間的複雜結構變異圖譜及其功能影響，長期以來缺乏系統性證據。

  據介紹，該研究發現人類與獼猴之間有93處關鍵結構差異，其中21處是首次發現。如控制大腦谷氨酸代謝的FOLH1基因，人類比獼猴多了一個“備份”。有趣的是，原始拷貝基因在人類大腦中幾乎“靜音”——因為進化過程中丟失了啟動它的“開關按鈕”，而另一個新産生的備份基因卻因為基因組“摺紙”結構的變化導致了不同的細胞表達類型改變。科研團隊科研人員解釋説，這種差異可能影響了人類神經系統的獨特功能，甚至與智力障礙等疾病相關。

人類和獼猴屬的固定大尺度結構變異。新華網 發（受訪者供圖）

  基因“剪輯師”如何造就不同物種？

  食蟹猴和恒河猴這對“表兄弟”雖然同屬獼猴家族，但在外貌、行為習慣甚至疾病抵抗力上都存在明顯區別。科學家長期困惑於這些差異的遺傳根源，而這一謎題也直接影響着它們在醫學實驗中的應用價值。近年來，基因表達的“剪輯師”——RNA剪接機製成為了破解謎題的關鍵線索。

  研究團隊精確解析了獼猴屬的轉錄本剪接差異，共鑒定出110個種間差異的外顯子跳過事件。為了驗證這種基因剪輯對生理功能的影響，研究人員利用生物化學和分子生物學手段提示5號外顯子缺失可能影響蛋白質穩定性或翻譯效率。這種微小的代謝差異可能在進化過程中逐漸累積，最終形成了兩個物種的生理分化。該發現為選擇更精準的動物實驗模型提供了分子層面的指導，特別是在涉及維生素代謝或神經系統藥物的研發中具有重要意義。

  獼猴屬的RNA剪接。新華網 發（受訪者供圖）

  業內專家分析稱，這項研究通過研發新型計算工具實現非人靈長類 T2T 完整基因組組裝，系統闡明了獼猴屬與人類在基因組結構層面的演化差異，不僅揭示了結構變異通過三維基因組重構調控和調控元件改變等影響基因表達的細胞類型特異性，還深入解析了獼猴屬種間分化的遺傳學基礎，為獼猴生物醫學模型奠定了堅實的遺傳基礎。