本報記者 宋翠茹

藏語中，牦牛被稱為“諾爾”，意思是寶貝。“牦牛不僅是青海人的‘寶貝’，更是科研人員的‘寶貝’。越是氣候條件惡劣的地方，越是有珍貴的科研材料。作為唯一适應高海拔的大型反刍動物，牦牛為何能在4000多米的高寒缺氧環境生存和繁衍，這一問題吸引了大批研究者的目光。我們要破譯它們生存的遺傳密碼，一方面是系統開展牦牛遺傳資源保護與利用的迫切需求；另一方面可以對理解動物高海拔适應和人類缺氧相關疾病的發生帶來一些啟示。” 中國科學院西北高原生物研究所（以下簡稱西北高原所）副所長楊其恩研究員告訴記者。

在青藏高原，特有的生态環境孕育了特有的生物資源。西北高原所的高原動物繁育與基因組學研究團隊以他們獨特的視角、科學的設計、嚴謹的實驗，揭示了牦牛适應青藏高原環境的分子遺傳新機制，相關論文成果已于近日發表在國際權威期刊《自然·通訊》上。這也成為西北高原所探索研究高海拔動物特有基因資源進而創造價值的一個注腳。

三年間，1000多個日夜悄然流逝，楊其恩和他的團隊經曆了什麼，又收獲了什麼？近日，記者前往西北高原所求解。

摸清牦牛“家底”

要保護和研究青海的牦牛資源，首先得摸清家底。開展生産性能測定，開展資源調查，一年中要收集上千份樣本，楊其恩和團隊成員在全省各個牦牛分布區考察采樣，他們的身影近在樂都北山，遠至可可西裡，三年行程4萬多公裡。

玉樹藏族自治州曲麻萊縣海拔4500米左右，特别是到了11、12月份，氧氣稀薄。團隊成員、博士研究生萬瑞東坦言，第一次剛上高原時，高反讓他和另外一名成員伍士鑫博士都感到不适。但有任務在身，即使身體不适，也必須抓緊時間完成牦牛的體尺測定和采血工作。

“出去采樣，基本都是天還沒亮就從西甯出發。我還記得第一次去玉樹曲麻萊縣完成采樣工作已經是夜裡的十一點鐘，我和師兄打着手電對牧民家裡的牦牛采血，後來就直接住在了牧民的帳篷裡，那是我第一次去海拔那麼高的地方，真的很難忘。”萬瑞東回憶到。

由于特殊的工作需要，西北高原所的高原動物繁育與基因組學研究團隊每年都要進行幾次野外科考。在赴可可西裡采樣的日子裡，團隊成員們每天都面臨着嚴峻的生理和精神考驗，很多工作都有着不可想象的困難。

“團隊成員在野外高海拔地區工作，意味着他們在時間和精力上要付出更多。基本上都是天沒亮出發，直到晚上完成工作才能回住地。回來後還要處理當天采集的血樣、标本等，做完工作就是後半夜了。”楊其恩告訴記者。

在這個團隊中，大部分成員都是第一次到高海拔的牧區去采樣工作，高原反應如影随形。頭痛、胸悶、氣短、腹脹、嘔吐、失眠等，是擺在很多人面前最直接也最現實的挑戰。然而，卻沒有一個人退縮，他們總是堅強地面對困難，成員間也時常相互協作、關照。

楊其恩是學科帶頭人，承擔着實驗研究、野外采樣等主要工作，是團隊的核心。不管條件多麼艱苦，隻要能對研究有幫助，他都非去不可。支撐楊其恩面對困難時咬牙堅持，是對科學的熱愛；支撐他在科學挑戰中不斷實現突破的，是對理想的追求。

正是家鄉青海的呼喚與期盼，楊其恩留學回青後，選擇帶領團隊從事牦牛相關研究，并抓住每一次機會深入牧區走進牧民家中，探尋助推牦牛産業發展和保護利用資源的新路徑。

從采樣收集信息，到樣品試驗，除要克服氣候和環境帶來的影響，團隊成員們還要受得住艱苦、忍得了枯燥、耐得住寂寞。在高原動物繁育與基因組學研究團隊中，80後90後占了絕大部分。但是，艱苦的條件并沒有吓退這些向往青藏高原、有科研夢想的年輕人。

團隊成員、博士研究生高雪和碩士研究生謝文潔說：“科研工作就是需要不斷地重複，這個重複并不僅僅是指做技術上的重複，而是要不斷地更換樣本進行試驗，讓數據更穩定，更可靠。”她舉了個例子：在做牦牛肺髒單細胞數據分析時，偶然發現的新細胞亞群，需要不斷調試參數，看這個結果在不同的參數和不同的樣本下面是否會出現。在做組織切片和染色時，為了得到一個結論，包埋的組織塊差不多50個左右，切的片子就更多了。科學研究就是這樣一個漫長、細緻而沉寂的工作。

“既然選擇了一個方向，就要全力以赴，盡自己的能力，做到極緻！”楊其恩的這句話始終激勵着團隊的年輕人。

迎來科研曙光

穿起白大褂，戴上白手套，坐在實驗台前，探向動物最微妙的結構，求索生命最精深的奧秘——這份神秘甚至有些神聖的工作，在西北高原所的高原動物繁育與基因組學實驗室裡，不過是每天都在開展的日常工作。

記者走進實驗室看到，實驗台上，放着大大小小的刷子、剪刀、鑷子、鉗子等，這些都是固定組織的常用工具。在這裡，那些被采集回來的樣本，經過一雙雙巧手的特殊技術處理，在顯微鏡下重新煥發光彩。不同的樣本制作方式，難易程度也不一樣。實驗室電腦屏幕上運行的一串串代碼，将複雜的基因組信息進行分析，變成可視化的圖表展示。

以制作肺髒标本為例，從新鮮組織到最後完成，共有近30道工序，需要一周左右的時間。“組織切塊固定部分難度大，需要緊握解剖刀小心翼翼地對指定的切面切入，用刀尖輕輕地分離。”團隊成員萬瑞東和張譯文一邊演示一邊說。切片部分，為了防止組織從片子脫落，整個過程他們幾乎大氣都不敢喘一下，因為切片需要切的非常薄，操作時要非常細心，要做到切出來的組織厚薄均勻，避免影響後續染色質量。“這項工作尤為關鍵，需用調配好的藥水反複浸泡和沖洗。”高原動物繁育與基因組學研究團隊成員伍士鑫說。

如何取得世界前沿的研究成果？

據楊其恩介紹，西北高原所聯合中國科學院昆明動物研究所和中國科學院大學等單位，通過運用二代、三代測序技術，結合Hi-C互作圖譜技術輔助基因組組裝，分别構建了野牦牛和家牦牛高質量染色體水平參考基因組，以此為基礎，結合普通牛數據系統分析了基因組結構變異（SV）在牦牛基因組的分布特征。從發現牦牛基因組存在大量缺失、插入、倒置、重複等序，到通過對受選擇SV、差異表達基因等數據的整合分析，發現牦牛及黃牛肺髒中内皮細胞群表達含SVs的差異基因最多，表明肺髒内皮細胞的發育和對低氧适應的功能可能受SV影響。最後，通過組織學染色觀察到牦牛的肺組織中存在較多的彈性纖維以及較厚的血管中膜，彈性纖維可以增強肺的收縮能力，有利于牦牛在高原環境中的适應。

據了解，之後，他們還要通過數據整理，進一步完善牦牛基因組系統數據平台。最終，結合測定、調查、文獻等多途徑收集到的牦牛相關指标數據，向基因組選擇方向出發。

彰顯科研擔當

從海拔2000米左右一直到海拔6000多米，都有牦牛生長，雖然他們是食草動物，但能适應高海拔環境，且能長成大塊頭兒動物，無疑引發了人們對它們的好奇心，需要專業團隊和科技力量給予解讀。

“家畜遺傳資源是保護生物多樣性、培育新品種、實現畜牧業可持續發展戰略的重要資源。楊其恩團隊一直都在關注牦牛遺傳資源保護利用方面的關鍵科學問題，他帶領的團隊在牦牛遺傳多樣性評估、雜交不育機理研究上有長期大量積累，近期在牦牛參考基因組構建和基因組解析方面，獲得了突破。他們的研究，對系統開展青藏高原動物起源進化、适應機理等方面的研究，提供了新思路，為探索建立牦牛基因組選擇技術體系提供了基礎數據。”青海大學畜牧獸醫科學院畜牧研究所副所長、博士/副研究員崔占鴻由衷地說。

青海是我國牦牛存欄數最多的省份，被稱為“牦牛之府”。但是牦牛的品種，也就是國家級遺傳資源的數量并不多。據楊其恩介紹，從2016年的“高原牦牛”品種開始，經過全省各級相關部門的共同努力，現在又增加了“玉樹”“雪多”“環湖”三個品種的牦牛，西北高原所緻力于研究保護好稀缺資源，挖掘出新的資源，創造價值來更好地助力青海省的畜牧業發展。

科研有了突破，下一步，就是挖掘、釋放牦牛資源的價值。

“我們去很多地方取樣本，收集數據，最終是建立牦牛基因組選擇技術體系。一般情況下，牦牛的選育時間比較長，一頭牛要到四歲才能進行繁育，之後才能測定和收集數據，要經過十幾年的時間。我們希望通過測定牦牛的基因組，出生時，或者胚胎發育早期就可以判斷是否具有育種價值，通過建立好遺傳信息，為牦牛品種培育做好支撐。”楊其恩說。

此外，他還表示，這項研究的目的是要保護好特色的遺傳資源，把我們青海寶貴的牦牛資源挖掘出來，來更好地為國家級遺傳資源做好支撐和貢獻。

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