在动物王国的基因组测序中，大小并不重要，莫格里奇研究所的一组研究人员最近在组装两个新参考基因组的序列时表明，一个来自世界上最大的哺乳动物，另一个来自其中一种最小的。

蓝鲸基因组发表在《分子生物学与进化》杂志上，伊特鲁里亚鼩鼱基因组发表在《科学数据》杂志上。

使用动物细胞培养的研究模型可以帮助解决重大生物学问题，但这些工具只有在遵循正确的地图时才有用。

“基因组是有机体的蓝图，”该发表的研究的第一作者、莫格里奇研究所Ron Stewart 计算小组的计算生物学家尤里·布赫曼 (Yury Bukhman)说，莫格里奇研究所是一个独立研究组织，隶属于威斯康星大学。麦迪逊在再生生物学、新陈代谢、病毒学和生物医学成像等新兴领域。“为了操纵细胞培养物或测量基因表达等东西，你需要了解物种的基因组——这使得更多的研究成为可能。”

莫格里奇团队对蓝鲸和伊特鲁里亚鼩鼱的兴趣始于詹姆斯·汤姆森(James Thomson)对“发育时钟”背后的生物机制的研究，詹姆斯·汤姆森是莫格里奇再生生物学名誉主任，也是华盛顿大学医学院细胞和再生生物学教授和公共卫生。人们普遍认为，较大的生物体从受精卵发育到成熟的成年体比较小的生物需要更长的时间，但其原因仍不清楚。

“从这个角度来看，这对于基础生物学知识来说很重要。如何建造这么大的动物?它如何发挥作用?” 布赫曼说。

布赫曼认为，这些知识的实际应用是基于干细胞的疗法的新兴领域。为了治愈损伤，干细胞必须分化成相关器官或组织的特殊细胞类型。这个过程的速度是由一些与发育时钟相同的分子机制控制的。

不同体型动物的基因组可以告诉我们哪些关于我们自身健康的信息

了解最大和最小哺乳动物的基因组也可能有助于解开被称为皮托悖论的生物医学之谜。这是一个奇怪的现象，鲸鱼和大象等大型哺乳动物的寿命更长，而且患癌症的可能性更小(通常是由细胞分裂期间偶尔发生的 DNA 复制错误引起的)，尽管它们拥有更多的细胞(因此细胞分裂也更多) )比人类或小鼠等较小的哺乳动物更重要。

与此同时，对伊特鲁里亚鼩鼱基因组的了解将为新陈代谢领域带来新的见解。鼩鼱的表面积与体积比极高，新陈代谢速度也很快。这些高能量需求是其微小尺寸的产物——不比人类拇指大，重量不到一便士——使其成为更好地理解新陈代谢调节的有趣模型。

蓝鲸和伊特鲁里亚鼩鼱基因组项目是一项大型合作项目的一部分，该项目涉及来自北美和几个欧洲国家机构的数十名贡献者与脊椎动物基因组项目的合作。

VGP 的使命是为地球上所有现存脊椎动物收集高质量的参考基因组。这个国际研究人员联盟包括基因组组装和管理领域的顶级专家。

“VGP 已经建立了一套用于生成参考基因组的方法和标准，”Bukhman 说。“准确性、连续性和完整性是质量的三个衡量标准。”

以前的基因组测序方法使用短读长技术，该技术产生 150 至 300 个碱基对的短 DNA 序列，称为读长。然后重叠的读段被组装成更长的连续序列，称为重叠群。

与哺乳动物染色体相比，由短读段组装而成的重叠群往往相对较小。因此，从此类重叠群重建的基因组草图往往非常支离破碎，并且有很多间隙。

相反，该团队使用长读长测序，读长约为 10,000 个碱基对，其主要优点是更长的重叠群和更少的间隙。

“然后你可以使用其他方法，例如光学映射和 Hi-C，将重叠群组装成更大的结构，称为支架，这些结构可以与整个染色体一样大，”Bukhman 解释道。

研究人员还分析了片段重复，即大范围的重复序列，通常包含基因，与其他物种(无论是近亲还是远亲)相比，可以深入了解进化过程。

他们发现，蓝鲸在最近一段时间内出现了大量的节段复制，其复制数量比宽吻海豚和小头鼠海豚(世界上最小的鲸目动物，包括鲸鱼、海豚和鼠海豚在内的哺乳动物目)还要多。虽然以这种方式创建的大多数基因副本可能没有功能，或者它们的功能仍然未知，但该团队确实识别出了几个已知的基因。

其中一种编码金属硫蛋白，已知它可以结合重金属并隔离其毒性——对于生活在海洋中积累重金属的大型动物来说，这是一种有用的机制。

参考基因组如何帮助野生动物保护

参考基因组对于物种保护也很有用。20世纪上半叶，蓝鲸遭到猎杀，几乎灭绝。现在它受到国际条约的保护，人口正在恢复。

“在世界海洋中，除了北极以外，蓝鲸基本上无处不在。因此，如果你有参考基因组，那么你就可以进行比较，并可以更好地了解全球不同地区不同蓝鲸群体的种群结构，”Bukhman 说。“蓝鲸基因组高度杂合，仍然存在大量遗传多样性，这对保护具有重要意义。”

这就引出了一个问题：如何从浩瀚海洋中存在的大型濒临灭绝生物中获取样本?

加州大学圣塔芭芭拉分校的研究专家苏珊娜·迈耶 (Susanne Meyer) 花了一年多的时间来协调许可，她说：“后勤工作带来了一些挑战，其中包括在我们地区看到蓝鲸的情况非常罕见，而且几乎无法预测。”采购样品所需的人员和资源。

一旦当地的观鲸团队确定了鲸鱼目击的时间和坐标，他们就聘请了有执照的鲸鱼研究员杰夫·K·雅各布森(Jeff K. Jacobsen)，使用经批准的标准鲸类皮肤活检技术对鲸鱼进行活检，该技术涉及安装定制的不锈钢活检管到十字弓箭。

该团队从四头蓝鲸身上获取了样本，迈耶用这些样本在细胞培养物中开发和扩增成纤维细胞，以进行基因组测序和进一步的研究用途。

对于动物的基因组而言，大小并不重要

虽然伊特鲁里亚鼩鼱基因组没有像蓝鲸基因组那样广泛研究，但研究小组报告了一个有趣的发现。

“我们发现鼩鼱基因组中的片段重复相对较少，”布赫曼说，同时强调这一结果并不一定与鼩鼱本身的小型体型相关。“虽然鼩鼱属于不同的哺乳动物目，但一些类似的小型啮齿动物也有很多节段重复，而家鼠在这个意义上是冠军，因为它拥有最多的节段重复。所以，这不是大小的问题。”

随着脊椎动物基因组计划在为所有脊椎动物生成更多高质量参考基因组方面取得长足进步，布赫曼希望对这些努力的贡献将继续推动未来的生物学研究。