堪萨斯大学对一群来自东南亚的默默无闻但独特的“泥蛇”进行的一项新基因组研究正在改写这个被命名为Homalopsidae的家族的进化历史。研究结果刚刚发表在《系统生物学家协会公报》上。

泥蛇可以栖息在淡水、咸水或咸水的沿海和内陆地区，大多白天睡觉，晚上吃鱼和甲壳类动物。现在，它们也让两代堪萨斯大学研究人员着迷。

主要作者、KU基因组学中心博士后研究员JustinBernstein进行的新DNA驱动研究是系统学的一个例子：研究物种如何进化及其随时间的关系。

它建立在1970年KoKoGyi在没有进行DNA分析的情况下对泥蛇进行的“里程碑式”研究的基础上。Gyi是一位来自缅甸的很有前途的进化生物学家，在联合国教育、科学及文化组织为期三年的奖学金期间，他在堪萨斯大学自然历史博物馆的爬行动物学部门进行了研究。

伯恩斯坦说：“我们的新论文着眼于泥蛇的进化关系和历史，泥蛇主要分布在南亚、东南亚、澳大利亚和新几内亚，但对它们的研究却很少。”“尽管经过了数十年的努力，包括吉伊的努力，我们对它们的了解还不够多，因为它们很难找到。它们是水生蛇，喜欢泥泞的环境。它们是夜间活动的。很少有人发现它们。”研究了它们的进化。”

Bernstein和他的合著者通过将较旧的博物馆标本线粒体DNA的遗传分析与最近野外收藏的新鲜遗传样本相结合，利用基因组学揭示了泥蛇的进化史(这允许进行更高分辨率的分子分析——他们使用了来自4,800个样本的数据)每个基因组中的核位点)。

伯恩斯坦说：“如果你有一头已经死了好几天的动物，并从其组织中提取DNA，它就会被降解——它的质量不会很高，这会干扰我们的结果。”

“这意味着我们要么无法分析它，要么结果可能有点奇怪，我们不能相信它们。但是从自然历史博物馆的旧标本中获取DNA的想法在过去十年中确实在兴起。.虽然DNA被降解，但过去10年已经出现了从自然历史收藏中100多年历史的旧标本中提取高质量DNA的方案。”

研究人员利用这些博物馆标本样本的线粒体数据来填补知识空白，以更准确地了解Homalopsidae的生物地理历史。将其与最近标本中的DNA样本相结合，他们重建了最全面的Homalopsidae关系谱系，显示了哪些物种从共同祖先分支出来以及大致何时分支。

伯恩斯坦的合著者是印度科学研究所的雨果·德·苏萨(HugodeSouza)和卡蒂克·尚克(KartikShanker);芝加哥菲尔德博物馆的约翰·墨菲(JohnMurphy)、哈罗德·沃里斯(HaroldVoris)和萨拉·鲁恩(SaraRuane);克莱姆森大学和加州科学院的爱德华·迈尔斯;怀俄明大学和美国自然历史博物馆的肖恩·哈灵顿(SeanHarrington);RafeBrown，KU生物多样性研究所和自然历史博物馆馆长，生态学和进化生物学教授。

“继Gyi的开创性和基础性工作之后，Justin已经能够利用一项技术突破，我们现在将其称为‘博物馆组学’——对降解的DNA进行提取和测序，甚至可以从保存下来的非常古老的福尔马林保存标本中进行提取和测序。几十到几百年前，”布朗说，他曾担任罗格斯大学伯恩斯坦博士委员会的“外部”成员。

“显然，高度降解的DNA的质量是可变的，但新的基因组测序技术、生物信息学工具和博物馆生物学家的勤奋研究已经开发出重建一个多世纪前保存的样本高度碎片化基因组的最佳实践。贾斯汀成功地利用了这些新的最先进的工具，但也带来了他自己的研究‘完整的循环’，历史性地跟进了吉伊的工作。”

这篇新论文表明，长期以来关于泥蛇的一个概念是错误的。多年来，科学家(包括伯恩斯坦)认为冰河时代海平面的波动可能起到了“物种泵”的作用，推动了泥蛇的多样化。事实上，许多区域生物多样性可以追溯到海平面的升降。但新论文表明，“更新世海平面变化和栖息地特异性并不是导致Homalopsidae现存物种丰富度的主要原因。”

相反，伯恩斯坦和他的同事认为，泥蛇物种丰富度的一个更可能的驱动因素发生在大约2000万年前的渐新世期间，当时东南亚的构造板块滑动和河流移动可能已经切断并重新建立了泥蛇群体之间的基因流，推动多元化。

伯恩斯坦说：“虽然我们永远无法证明到底发生了什么触发了泥蛇的多样化，但我们可以排除或拒绝一些先前提出的假设。”“因为我们发现强有力的统计支持表明多样化早于更新世海平面波动15-2000万年，所以我们需要寻找替代解释，或者解释生物多样性产生的新方法。”

Bernstein和Brown很快提到了Gyi50年前对泥蛇所做的开创性工作，他的工作不仅出现在新论文中，而且有几个想法被后来的DNA测试所证实。

布朗说：“50多年前，Gyi在没有利用分子分析的情况下，完成了对这组蛇的一项里程碑式的研究。”

“这本身就是一项相当大的成就——他的工作在当时是非常全面的，他确实充分利用了现有的技术，比如对这个神秘群体中所有物种的头骨进行了详细的X射线检查。他在1970年的专着中全面研究了泥蛇‘从零到六十’的进化关系。”

“我知道他的顾问、已故的比尔·杜尔曼(BillDuellman)在得知Gyi离开KU后不久在缅甸意外去世时感到心碎。但是，在KU，我们仍然荣幸地重访并庆祝KoKoGyi的独特贡献，即使直到今天，他的工作由菲尔德自然历史博物馆的研究人员约翰·墨菲和哈罗德·K·沃里斯继续进行，现在由贾斯汀·伯恩斯坦继续。”

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