图 pNAS当期封面

在国家自然科学基金项目（批准号：32070410）等资助下，中国科学院成都生物研究所李家堂团队等以云南西双版纳地区的“飞蛙”——黑蹼树蛙为研究对象，通过长期野外观察，并整合形态学、行为学、基因组学、转录组学等多维度研究手段，系统解析了其攀爬和滑翔行为相关表型的遗传机制，为动物适应性复杂性状演化的遗传机制研究提供新的视角。研究成果以“飞蛙树栖适应的遗传基础（Genomic adaptations for arboreal locomotion in Asian flying treefrogs）”为题，于2022年3月30日作为封面故事在《美国科学院院刊》（pNAS）在线发表（图），论文链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2116342119。

复杂性状是动物长期适应进化的结果，是动物多样性形成的重要基础。复杂性状形成机制复杂，对动物复杂性状适应性演化的遗传和分子基础的解析能够揭示动物自然演化的本质规律，是进化生物学领域的核心挑战。蛙类隶属于两栖纲无尾目，处于脊椎动物演化历程的关键节点，采取了多种进化策略适应不同的栖息环境，如溪流、洞穴、陆地等。部分类群演化出了复杂的攀爬和滑翔行为及相应的表型特征，并成功拓殖树栖生态位。但以往研究大多侧重于形态学、行为学等宏观层面，缺乏微观层面遗传基础的解析。

在该项研究中，研究团队选择了蹼发达的黑蹼树蛙（满蹼）和宝兴树蛙（微蹼）开展形态学比较和行为学实验，确认了蹼是支撑滑翔行为的重要性状。以两种树蛙基因组为基础，结合蝌蚪四肢发育过程中的转录组数据，通过时序基因共表达网络分析，发现黑蹼树蛙蝌蚪肢体在发育阶段特异共表达一系列与Wnt信号通路和血管重构相关的基因，可能通过参与指和指间区域生长速率的调控对蹼足的形成起到关键作用。此外，研究发现树蛙中调控角蛋白的ppL基因存在树蛙属内保守的氨基酸替换，这可能有助于树蛙攀爬相关性状——吸盘的形成。研究结果为人类认识动物有趣行为提供新的视角，对动物特殊功能的仿生研究及人类肢体畸形等相关疾病的防治有重要基础科学价值。

该研究是李家堂研究团队在两栖爬行动物系统学和进化基因组学等方向长期工作的基础上，在相关研究领域取得的又一成果。系列工作将为动物多样性形成机制研究提供新的系统研究框架。