高海拔地區(qū)由于其低溫、低氧和強(qiáng)紫外輻射的惡劣環(huán)境，為研究生物對(duì)于多重壓力下的適應(yīng)性進(jìn)化提供了一個(gè)絕佳的機(jī)會(huì)。外溫動(dòng)物（poikilothermic animals）占據(jù)動(dòng)物生物多樣性的絕大部分，它們的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是體溫會(huì)隨著環(huán)境的變化而改變，因此它們?cè)诟吆０苇h(huán)境下的適應(yīng)機(jī)制更吸引了研究人員的關(guān)注。
中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所兩棲爬行動(dòng)物研究室傅金鐘課題組以中華蟾蜍（Bufo gargarizans）為研究對(duì)象，分別通過對(duì)高/低海拔的個(gè)體進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和分子進(jìn)化分析，結(jié)合已有的中國(guó)林蛙（低海拔）/高原林蛙（高海拔）體系，對(duì)兩棲動(dòng)物在高海拔地區(qū)適應(yīng)的遺傳基礎(chǔ)進(jìn)行了探討。
在本研究中，通過直系同源基因推斷，一共獲得了5107個(gè)1：1直系同源基因。結(jié)合與高/低海拔的林蛙物種構(gòu)成的進(jìn)化樹對(duì)這些基因受自然選擇的情況進(jìn)行模型檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在高海拔蟾蜍支系一共有29個(gè)基因受到正選擇，而相對(duì)的在高原林蛙支系中則有33個(gè)基因。功能分析發(fā)現(xiàn)這些基因大多都與營(yíng)養(yǎng)代謝相關(guān)，暗示營(yíng)養(yǎng)代謝在兩棲類的高海拔適應(yīng)中起重要作用。此外，本研究通過飛行時(shí)間質(zhì)譜檢測(cè)（Time of Flight Mass Spectrometer）方法，進(jìn)一步檢測(cè)了89個(gè)營(yíng)養(yǎng)代謝相關(guān)基因的SNP標(biāo)簽在沿海拔梯度分布的5個(gè)蟾蜍種群的等位基因頻率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個(gè)基因CAPN2和ITPR1受到平衡選擇的作用。所有檢測(cè)中并未發(fā)現(xiàn)有與低氧反應(yīng)相關(guān)的基因帶有正選擇信號(hào)。
從推斷出的受選擇基因的功能分析來看，兩棲動(dòng)物作為一種外溫動(dòng)物，其高海拔適應(yīng)的遺傳基礎(chǔ)可能與已發(fā)現(xiàn)的內(nèi)溫動(dòng)物有顯著差異，但還需要有進(jìn)一步的研究來判斷。本項(xiàng)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金（項(xiàng)目編號(hào)31328021）的資助，并于近期發(fā)表于遺傳學(xué)國(guó)際著名雜志BMC Genetics。
基因功能網(wǎng)絡(luò)表明高海拔蟾蜍與高原林蛙的正選擇基因均富集在營(yíng)養(yǎng)代謝相關(guān)區(qū)域