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。作為唯一適應(yīng)高海拔的大型反芻動物，牦牛為何能在4000多米的高寒缺氧環(huán)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(tǒng)開展牦牛遺傳資源保護(hù)與利用的迫切需求；另一方面可以對理解動物高海拔適應(yīng)和人類缺氧相關(guān)疾病的發(fā)生帶來一些啟示?！?中國科學(xué)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，特有的生態(tài)環(huán)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(xué)研究團(tuán)隊(duì)以他們獨(dú)特的視角、科學(xué)的設(shè)計、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)，揭示了牦牛適應(yīng)青藏高原環(huán)境的分子遺傳新機(jī)制，相關(guān)論文成果已于近日發(fā)表在國際權(quán)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(jìn)而創(chuàng)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(tuán)隊(duì)經(jīng)歷了什么，又收獲了什么？近日，記者前往西北高原所求解。

　　摸清牦牛“家底”

　　要保護(hù)和研究青海的牦牛資源，首先得摸清家底。開展生產(chǎn)性能測定，開展資源調(diào)查，一年中要收集上千份樣本，楊其恩和團(tuán)隊(duì)成員在全省各個牦牛分布區(qū)考察采樣，他們的身影近在樂都北山，遠(yuǎn)至可可西里，三年行程4萬多公里。

　　玉樹藏族自治州曲麻萊縣海拔4500米左右，特別是到了11、12月份，氧氣稀薄。團(tuán)隊(duì)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適。但有任務(wù)在身，即使身體不適，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寧出發(fā)。我還記得第一次去玉樹曲麻萊縣完成采樣工作已經(jīng)是夜里的十一點(diǎn)鐘，我和師兄打著手電對牧民家里的牦牛采血，后來就直接住在了牧民的帳篷里，那是我第一次去海拔那么高的地方，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(xué)研究團(tuán)隊(duì)每年都要進(jìn)行幾次野外科考。在赴可可西里采樣的日子里，團(tuán)隊(duì)成員們每天都面臨著嚴(yán)峻的生理和精神考驗(yàn)，很多工作都有著不可想象的困難。

　　“團(tuán)隊(duì)成員在野外高海拔地區(qū)工作，意味著他們在時間和精力上要付出更多?；旧隙际翘鞗]亮出發(fā)，直到晚上完成工作才能回住地。回來后還要處理當(dāng)天采集的血樣、標(biāo)本等，做完工作就是后半夜了?！睏钇涠鞲嬖V記者。

　　在這個團(tuán)隊(duì)中，大部分成員都是第一次到高海拔的牧區(qū)去采樣工作，高原反應(yīng)如影隨形。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(xiàn)實(shí)的挑戰(zhàn)。然而，卻沒有一個人退縮，他們總是堅(jiān)強(qiáng)地面對困難，成員間也時常相互協(xié)作、關(guān)照。

　　楊其恩是學(xué)科帶頭人，承擔(dān)著實(shí)驗(yàn)研究、野外采樣等主要工作，是團(tuán)隊(duì)的核心。不管條件多么艱苦，只要能對研究有幫助，他都非去不可。支撐楊其恩面對困難時咬牙堅(jiān)持，是對科學(xué)的熱愛；支撐他在科學(xué)挑戰(zhàn)中不斷實(shí)現(xiàn)突破的，是對理想的追求。

　　正是家鄉(xiāng)青海的呼喚與期盼，楊其恩留學(xué)回青后，選擇帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從事牦牛相關(guān)研究，并抓住每一次機(jī)會深入牧區(qū)走進(jìn)牧民家中，探尋助推牦牛產(chǎn)業(yè)發(fā)展和保護(hù)利用資源的新路徑。

　　從采樣收集信息，到樣品試驗(yàn)，除要克服氣候和環(huán)境帶來的影響，團(tuán)隊(duì)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(xué)研究團(tuán)隊(duì)中，80后90后占了絕大部分。但是，艱苦的條件并沒有嚇退這些向往青藏高原、有科研夢想的年輕人。

　　團(tuán)隊(duì)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復(fù)，這個重復(fù)并不僅僅是指做技術(shù)上的重復(fù)，而是要不斷地更換樣本進(jìn)行試驗(yàn)，讓數(shù)據(jù)更穩(wěn)定，更可靠。”她舉了個例子：在做牦牛肺臟單細(xì)胞數(shù)據(jù)分析時，偶然發(fā)現(xiàn)的新細(xì)胞亞群，需要不斷調(diào)試參數(shù)，看這個結(jié)果在不同的參數(shù)和不同的樣本下面是否會出現(xiàn)。在做組織切片和染色時，為了得到一個結(jié)論，包埋的組織塊差不多50個左右，切的片子就更多了?？茖W(xué)研究就是這樣一個漫長、細(xì)致而沉寂的工作。

　　“既然選擇了一個方向，就要全力以赴，盡自己的能力，做到極致！”楊其恩的這句話始終激勵著團(tuán)隊(duì)的年輕人。

　　迎來科研曙光

　　穿起白大褂，戴上白手套，坐在實(shí)驗(yàn)臺前，探向動物最微妙的結(jié)構(gòu)，求索生命最精深的奧秘——這份神秘甚至有些神圣的工作，在西北高原所的高原動物繁育與基因組學(xué)實(shí)驗(yàn)室里，不過是每天都在開展的日常工作。

　　記者走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室看到，實(shí)驗(yàn)臺上，放著大大小小的刷子、剪刀、鑷子、鉗子等，這些都是固定組織的常用工具。在這里，那些被采集回來的樣本，經(jīng)過一雙雙巧手的特殊技術(shù)處理，在顯微鏡下重新煥發(fā)光彩。不同的樣本制作方式，難易程度也不一樣。實(shí)驗(yàn)室電腦屏幕上運(yùn)行的一串串代碼，將復(fù)雜的基因組信息進(jìn)行分析，變成可視化的圖表展示。

　　以制作肺臟標(biāo)本為例，從新鮮組織到最后完成，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?！眻F(tuán)隊(duì)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?yàn)榍衅枰械姆浅１?，操作時要非常細(xì)心，要做到切出來的組織厚薄均勻，避免影響后續(xù)染色質(zhì)量?！斑@項(xiàng)工作尤為關(guān)鍵，需用調(diào)配好的藥水反復(fù)浸泡和沖洗。”高原動物繁育與基因組學(xué)研究團(tuán)隊(duì)成員伍士鑫說。

　　如何取得世界前沿的研究成果？

　　據(jù)楊其恩介紹，西北高原所聯(lián)合中國科學(xué)院昆明動物研究所和中國科學(xué)院大學(xué)等單位，通過運(yùn)用二代、三代測序技術(shù)，結(jié)合Hi-C互作圖譜技術(shù)輔助基因組組裝，分別構(gòu)建了野牦牛和家牦牛高質(zhì)量染色體水平參考基因組，以此為基礎(chǔ)，結(jié)合普通牛數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析了基因組結(jié)構(gòu)變異（SV）在牦牛基因組的分布特征。從發(fā)現(xiàn)牦?；蚪M存在大量缺失、插入、倒置、重復(fù)等序，到通過對受選擇SV、差異表達(dá)基因等數(shù)據(jù)的整合分析，發(fā)現(xiàn)牦牛及黃牛肺臟中內(nèi)皮細(xì)胞群表達(dá)含SVs的差異基因最多，表明肺臟內(nèi)皮細(xì)胞的發(fā)育和對低氧適應(yīng)的功能可能受SV影響。最后，通過組織學(xué)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(qiáng)肺的收縮能力，有利于牦牛在高原環(huán)境中的適應(yīng)。

　　據(jù)了解，之后，他們還要通過數(shù)據(jù)整理，進(jìn)一步完善牦?；蚪M系統(tǒng)數(shù)據(jù)平臺。最終，結(jié)合測定、調(diào)查、文獻(xiàn)等多途徑收集到的牦牛相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)，向基因組選擇方向出發(fā)。

　　彰顯科研擔(dān)當(dāng)

　　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，但能適應(yīng)高海拔環(huán)境，且能長成大塊頭兒動物，無疑引發(fā)了人們對它們的好奇心，需要專業(yè)團(tuán)隊(duì)和科技力量給予解讀。

　　“家畜遺傳資源是保護(hù)生物多樣性、培育新品種、實(shí)現(xiàn)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要資源。楊其恩團(tuán)隊(duì)一直都在關(guān)注牦牛遺傳資源保護(hù)利用方面的關(guān)鍵科學(xué)問題，他帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在牦牛遺傳多樣性評估、雜交不育機(jī)理研究上有長期大量積累，近期在牦牛參考基因組構(gòu)建和基因組解析方面，獲得了突破。他們的研究，對系統(tǒng)開展青藏高原動物起源進(jìn)化、適應(yīng)機(jī)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(shù)體系提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)?！鼻嗪４髮W(xué)畜牧獸醫(yī)科學(xué)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(shù)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(shù)量并不多。據(jù)楊其恩介紹，從2016年的“高原牦?！逼贩N開始，經(jīng)過全省各級相關(guān)部門的共同努力，現(xiàn)在又增加了“玉樹”“雪多”“環(huán)湖”三個品種的牦牛，西北高原所致力于研究保護(hù)好稀缺資源，挖掘出新的資源，創(chuàng)造價值來更好地助力青海省的畜牧業(yè)發(fā)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?nèi)ズ芏嗟胤饺颖?，收集?shù)據(jù)，最終是建立牦?；蚪M選擇技術(shù)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(jìn)行繁育，之后才能測定和收集數(shù)據(jù)，要經(jīng)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(fā)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?！睏钇涠髡f。

　　此外，他還表示，這項(xiàng)研究的目的是要保護(hù)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(xiàn)。