高海拔环境的选择压力驱动着生物表型和遗传学的适应。该团队的早期研究显示，形态学，生理学，生化和其他高海拔物种等物候特征的趋同（Zhu等人，2018。PNAS），这种收敛表型的遗传适应机制是多种多样的，可能受到系统发展背景的严重影响。同时，由于野生鸟类采样困难和转录组测序样品的质量要求较高，早期高海拔适应遗传机制的研究集中在基因序列水平上，而多物种多组织转录调控水平的研究几乎为空白（Hao et al. 2019.当前基因组学）。
在相同的系统开发背景下，中国科学院动物研究所雷富民研究小组选取了青藏高原（Lophophanes dichrous）、Periparus rubidiventris、Brown-tail long-tailed（Aegithalos iouschistos）及其各自近缘低空物种Poecile Palustris、Pardaliparus venustulus和A. concinnus的3种高海拔山雀，进行转录测量。利用第二代高通量测序技术，该研究完成了对高空和低空物种中28个个体的5个组织（心脏，肌肉，肝脏，肺，肾）的128个样本的深转录组测序，并比较了高空和低空物种之间序列水平和表达水平的差异，从而揭示了鸟类对高海拔环境压力的反应。序列对比分析发现，3个高海拔物种在正选择基因（218个共享的正选择基因）中表现出高度相似性，而氨基酸取代的相似性非常低（3个高海拔物种中只有4个基因含有相同的氨基酸替代位点），这表明高海拔适应性收敛主要体现在正选择基因水平而不是氨基酸取代水平上。基因表达对比分析发现，整个基因集的表达谱均呈现出组织特异性表达模式（所有物种样本均按组织聚类），而基因集的表达谱与海拔相关基因组的差异呈现出与海拔相关的聚类模式，表明高海拔环境可能驱动了高海拔物种的相似表达变化。此外，发现3个高海拔物种筛选的阳性和差异表达基因之间的共享率非常低（2.3%，218个阳性选择基因中有5个基因差异表达），并且基因表达、基因连接和相互作用与海拔高度显著相关。这些结果表明，三种高海拔鸟类可能已经适应性地进化，其顺序和表达水平以协调的方式发生变化。
与其他高海拔适应群体不同，本研究首次对野生鸟类进行多物种、多组织、多尺度的比较分析，扩大了对物种对高海拔环境反应的理解。该作品于5月24日在线发表在国际学术期刊《美国国家科学院院刊》上，标题为《3只高海拔路鸟和低空doi：10.1073/pnas.1819657116》。动物研究所研究员雷福民和华为论文的合著者曲岩;该研究由中国科学院战略试点项目（XDB13020300）和国家重点和地表项目国家自然科学基金（31672275，31630069和31572249）资助。
图：（A）整个基因集表达谱;（二）整个基因集PCA;（三）表达基因集表达谱的差异;（四）高程相关基因集表达谱
资料来源：中国科学院动物研究所
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