中外科學(xué)家首次成功構(gòu)建所有現(xiàn)生哺乳動(dòng)物共同祖先基因組圖譜

1.8億年前，哺乳動(dòng)物祖先曾有60條染色體

國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志日前發(fā)表了一項(xiàng)中外科學(xué)家共同合作的成果，他們首次成功構(gòu)建出了包括人在內(nèi)的所有現(xiàn)生哺乳動(dòng)物共同祖先的基因組圖譜，并追溯發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物祖先可能曾有60條染色體。

據(jù)介紹，此項(xiàng)成果是以該研究團(tuán)隊(duì)獲得的鴨嘴獸、針鼴等哺乳動(dòng)物的高質(zhì)量基因組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，比較人、有袋類動(dòng)物、鳥和爬行動(dòng)物等多種動(dòng)物的基因組數(shù)據(jù)，最終追根溯源，獲得了距今大約1.8億年前的早期哺乳動(dòng)物祖先的基因組演化信息。

“這次構(gòu)建出的哺乳動(dòng)物祖先序列，對(duì)于理解包括人在內(nèi)的哺乳類如何發(fā)生輻射性的適應(yīng)演化提供了重要參考信息。”論文第一作者、丹麥哥本哈根大學(xué)和深圳華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合培養(yǎng)的周旸博士表示，現(xiàn)代人有46條染色體，而我們和鴨嘴獸的共同祖先很可能有60條染色體，這些染色體經(jīng)過(guò)了很多次變異才形成了今天的狀態(tài)。

“鴨嘴獸和針鼴等單孔類哺乳動(dòng)物是非常古老的類群，它們與其他所有現(xiàn)生哺乳動(dòng)物在演化上是姐妹群的關(guān)系，并于約1.8億年前與其他哺乳動(dòng)物分化開(kāi)來(lái)。”論文通訊作者之一、澳大利亞的弗朗克·格魯茲納教授認(rèn)為，它們的基因組數(shù)據(jù)可以幫助科學(xué)家了解1.8億年前哺乳動(dòng)物的共同祖先，以及這1.8億年間不同哺乳動(dòng)物類群在演化過(guò)程中各自所發(fā)生的變化。

該研究還揭示了哺乳動(dòng)物性別染色體演化出人意料的復(fù)雜模式。“我們都知道，人和其他絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物通過(guò)X和Y兩條染色體決定性別。XY染色體決定了雄性，XX則對(duì)應(yīng)雌性。”論文另一位通訊作者、浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院教授周琦介紹，此次研究顯示，單孔類的性染色體與包括人在內(nèi)的大多數(shù)哺乳動(dòng)物的性染色體沒(méi)有任何同源關(guān)系，反而和鳥類更接近。也就是說(shuō)，人類與鴨嘴獸是在祖先分歧之后的大約數(shù)千萬(wàn)年內(nèi)各自獨(dú)立演化出了不同的性染色體系統(tǒng)。

此外，該研究還揭示了鴨嘴獸和針鼴在演化過(guò)程中發(fā)生的一系列特殊事件。比如，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)鴨嘴獸與針鼴與牙齒有關(guān)的部分基因丟失，從分子機(jī)制上找了這兩種動(dòng)物成年后完全失去牙齒的原因。又如，這兩種動(dòng)物保留的與卵形成有關(guān)的基因，則為解開(kāi)單孔類動(dòng)物為何會(huì)成為卵生哺乳類動(dòng)物提供了線索。研究還發(fā)現(xiàn)，編碼哺乳動(dòng)物的乳汁主要蛋白成分的基因在單孔目動(dòng)物中已經(jīng)存在，說(shuō)明泌乳和乳汁的性狀在所有現(xiàn)生哺乳動(dòng)物的最近共同祖先出現(xiàn)時(shí)，就已經(jīng)演化形成。

“通過(guò)最新的測(cè)序技術(shù)結(jié)合分子標(biāo)記圖譜，我們可以獲得質(zhì)量更高的染色體級(jí)別的基因組數(shù)據(jù)，通過(guò)我們建立的算法，可以非常系統(tǒng)地開(kāi)展比較分析，幫助我們更好理解物種演化過(guò)程中的分子機(jī)制。”該研究的通訊作者，深圳華大生命科學(xué)研究院、中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所及丹麥哥本哈根大學(xué)的張國(guó)捷教授表示，這一研究不僅揭示了精細(xì)的染色體結(jié)構(gòu)變異過(guò)程如何影響哺乳動(dòng)物早期演化過(guò)程，同時(shí)也解答了單孔目物種這一特殊哺乳動(dòng)物類群許多特殊生物學(xué)性狀的產(chǎn)生機(jī)制。(記者 許琦敏)

關(guān)鍵詞： 哺乳動(dòng)物