大约100亿年前，一群陆栖海龟进入海洋，最终进化成我们今天所知道的海龟。然而，使它们能够在世界各地的海洋中茁壮成长的遗传基础在很大程度上仍然未知。

在最近发表在《美国国家科学院院刊》上的研究中，由马萨诸塞大学阿默斯特分校领导的一个由48名研究人员组成的国际团队与莱布尼茨动物园和野生动物研究所以及脊椎动物基因组计划合作，揭示了两个物种的令人难以置信的详细遗传图谱 - 绿龟和棱皮龟——这充满了惊喜，这些惊喜可能是他们在瞬息万变的世界中生存的关键。

单个物种的基因组包含用于构建该物种的遗传指令集，对任何物种的基因组进行测序都是一项巨大的工作。这类似于将整个图书馆翻译成科学家可以阅读的语言，并且只是在过去几十年中才有可能实现。对于绿海龟，自100年以来，已经有一个“草稿”基因组，包括大约000万条遗传信息。

“但是，”麻省大学阿默斯特分校环境保护博士后研究员、这项新研究的主要作者布莱尔·本特利(Blair Bentley)说，“这些遗传信息并没有被精确地绘制出来。就好像你走进一个图书馆，发现地板上躺着100万页。

为了更精确地对海龟的基因组进行编目，国际团队转向了包括长读长测序在内的新技术——这项技术最近被《自然》杂志评为 2022 年年度方法。这使得对几乎任何生物物种的基因组进行测序成为可能，并且比以前更准确。

海龟基因组的测序在洛克菲勒大学，脊椎动物基因组实验室(VGL)进行，由VGPErich Jarvis和VGL主任Olivier Fedrigo领导，以及马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所由Eugene Myers领导 - 都是这项新研究的共同作者。“这些进步使我们能够根据杜威十进制系统将所有内容搁置起来，以便我们可以开始了解所有内容如何组合在一起，”Bentley 说。

一旦本特利和他的合著者正确地组织和注释了基因数据，他们就开始发现惊喜。首先，尽管绿皮龟和棱皮龟在大约60万年前从一个共同的祖先分化而来，但它们的基因组非常相似。

相似，但不相同。“正是这些差异使它们独一无二，”麻省大学环境保护教授，该论文的两位资深作者之一Lisa Komoroske说。正是这些差异可能是每个物种长期生存的关键，特别是考虑到由于人类活动，绿色和棱皮龟的数量急剧下降。

事实证明，绿海龟进化出更多致力于免疫的基因，这表明免疫系统对新的病原体做好了更好的准备;以及更多的嗅觉受体——它们有更好的嗅觉。棱皮龟基因组还表明，它们的遗传多样性较低，历史上种群水平较低。

“这既是祝福也是诅咒，”Komoroske说，“因为这意味着虽然棱皮龟是一种有弹性的物种，但它们没有太多的遗传多样性可以进化以应对快速变化的环境的挑战。诸如此类的见解将帮助保护生物学家就如何最好地保护这些动物做出更明智的决定，因为它们面临着适应我们快速变化的星球的挑战。

此外，Bentley和Komoroske在海龟基因组中花费的时间越多，就越清楚，这两个物种之间的大部分遗传差异不是在大染色体上发现的，而是在曾经被认为是“遗传垃圾”的东西上发现的：微染色体，或小的遗传片段，似乎不存在于哺乳动物中，但却是鸟类和爬行动物基因组的特征。

“我们发现这些微染色体上的绿色和棱皮背之间的大部分差异，”莱布尼茨动物园和野生动物研究所的研究员，该研究的另一位资深作者Camila Mazzoni说，“我们的工作为越来越多的关于微染色体在脊椎动物进化中的重要性的学术研究提供了信息。