长颈鹿为何不惧高血压？基因组测序来揭秘

长颈鹿是世界上现存最高的陆生动物，站立时可达6米。尽管它们姿态优雅，但这种极致的身高也带来了生理上的挑战。比如，它的心血管系统必须承受比其他哺乳动物高两倍的血压，才能为大脑供血。大长腿虽好看，但增加了休息和喝水的难度。那么，长颈鹿是如何适应这些性状的？科学家也想了解。

近日，西北工业大学和第四军医大学的研究人员通过组装罗氏长颈鹿（Rothschild’s giraffe）的基因组，发现了长颈鹿特有的变异，其中一些变异影响了心血管系统和骨骼生长。他们利用基因编辑的小鼠进一步发现，FGFRL1基因的突变可能是它们适应身高的主要原因。

这项成果于3月17日发表在《Science Advances》杂志上，有望为人类心血管疾病和高血压的治疗带来启发。共同通讯作者、西北工业大学的邱强教授表示：“与原先的基因组组装相比，此次组装拥有更高的基因组完整性。我们可以从这个长颈鹿基因组中发现更多的基因。”

研究人员此次采用了Oxford Nanopore平台和Illumina HiSeq 2000的组合，对一只雄性罗氏长颈鹿的基因组进行了测序，并利用Hi-C测序数据将产生的重叠群锚定在染色体上。他们最终生成了2.44 Gb的组装，其中近98%的碱基锚定在15条染色体上。

他们将长颈鹿的基因组与其他哺乳动物的基因组进行比较，发现了101个处于正选择的基因和359个快速进化的基因。基因本体和通路分析表明，其中的多个基因与循环、代谢和免疫系统有关，或参与了生长和发育过程。

研究人员特别关注了FGFRL1基因。与其他反刍动物相比，长颈鹿的FGFRL1基因带有7个非同义突变，可能影响其配体成纤维细胞生长因子（FGF）的结合。人类和小鼠中的FGFRL1突变可引起心血管和骨骼缺陷，表明这些突变也许能解释长颈鹿的心血管和骨骼适应性。

为了进一步研究FGFRL1的作用，研究人员利用CRISPR-Cas9技术将这7个突变引入小鼠的FGFRL1基因中。这种长颈鹿类型的FGFRL1小鼠并未表现出先天性心脏缺损，与野生型对照小鼠相比其心率也没有明显改变。

他们还向改造小鼠和对照小鼠中注入血管紧张素II，以诱导高血压。经过28天的处理，野生型小鼠的血压显著升高，但带有长颈鹿FGFRL1基因的小鼠血压水平与未处理的小鼠相似。这一结果表明，长颈鹿的FGFRL1可避免高血压的破坏作用，并有望成为治疗和预防人类高血压或心血管疾病的靶点。

此外，带有长颈鹿FGFRL1基因的小鼠最初表现出较小的体型，但成年小鼠与野生型小鼠却没有骨骼上的差异。骨密度分析显示，突变小鼠的骨密度明显更高。研究人员指出，通常来说生长速度较快的动物骨密度较低。他们认为，这表明FGFRL1突变可能影响长颈鹿的心血管系统和骨骼系统，也可能影响其他系统。

邱强教授表示：“未来还需要更多的研究，对小鼠表型背后的机制进行深入分析，并了解长颈鹿FGFRL1如何影响心血管系统。