最新发现!滇金丝猴是黔金丝猴祖先
2023-06-02 15:02开屏·推荐阅读量

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滇金丝猴是云南的明星物种。但你不知道的是,滇金丝猴和怒江金丝猴与川金丝猴的祖先曾经杂交,并诞生了黔金丝猴。另外,3.45-3.56百万年前,狮尾猴组和斯里兰卡组也曾发生过杂交,形成了食蟹猴组。

6月2日,由中国科学院昆明动物研究所牵头发起的灵长类基因组计划取得的重大科研成果,在国际顶级学术期刊《科学》上发表了6篇论文、2篇《科学进展》。

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64.95-68.29百万年前

灵长类最近共同祖先出现

灵长目是哺乳动物中种类最丰富的类群之一,包括16科82属520余种,目前依然有新物种不断被发现。

研究团队利用全新的三代长读长基因组测序技术,对现存灵长类物种开展系统性的基因组研究分析。研究团队构建了精细的现生灵长类全基因组水平系统发育树,推演出灵长类最近共同祖先出现在距今约64.95-68.29百万年前,该区间与白垩纪-第三纪生物大灭绝事件吻合,提示灵长类早期辐射可能受白垩纪-第三纪生物大灭绝事件的影响。同时,研究团队还发现,不同灵长类祖先有不同水平的基因组重排率,在类人猿下目祖先支系发现基因组元件变异水平在数量上整体抬升,基因的功能富集和组织特异性表达分析发现它们主要涉及大脑功能和器官大小的调控,推测这些基因组创新事件与类人猿下目特殊表型的适应性演化有关,例如脑容量、体型等。

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另外,研究团队通过对不同灵长类演化支系的系统生物学比较,发现数以千计的支系特异性基因组变异,这些基因组变异与灵长类不同支系的特殊功能和表型演化有关,例如灵长类动物大脑、体型、骨骼、感官、食性等复杂性状的演化等。

研究揭示了灵长类动物基因组演化历史和适应性性状演化的遗传基础。这些灵长类遗传资源不仅有助于灵长类动物本身的保护和开发利用,也对人类表型和疾病研究具有极大的参考价值。

以上研究作为旗舰论文在线发表于《科学》,灵长类基因组计划发起者之一的中国科学院昆明动物研究所研究员吴东东、浙江大学教授张国捷和西北大学教授齐晓光为该文章的共同通讯作者。

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气候寒冷

让亚洲叶猴更有“母爱”

灵长类的进化,经历了6500多万年的历史。从独居的夜行性祖先,到今天高度发达的人类社会,交流与合作,群居与社会化,促进了灵长类大脑的发育及认知能力的提高,并演化出了包括重层社会在内的、多样化的社会系统。但是,为什么生活在同一环境中的同域物种却表现出不同的社会系统结构呢?

西北大学齐晓光、李保国教授团队和昆明动物所吴东东团队以亚洲叶猴为研究模型,新测序获得了7个亚洲叶猴物种的高质量参考基因组,结合先前已发表的基因组数据,重建了全基因组水平亚洲叶猴系统发育关系。分析显示亚洲叶猴的社会系统演化存在强烈的系统发育信号,其中奇鼻猴类群呈现两步式的逐步聚合模式:从祖先一雄多雌式的单家庭群逐步演化成具有分离-聚合特征的类重层社会,再演化出长期集群生活的重层社会。

基于现生亚洲叶猴物种的生态-行为学数据集,种间分析显示物种的社群规模与气候寒冷程度显著相关,即寒冷地区的物种通常形成大规模社群。与现生物种的演化模式一致,结合构建的亚洲古地质、古环境数据集的演化历史分析进一步发现两次社会聚合事件都发生在历史的寒冷时期,表明寒冷效应可能促进了社会聚合,是重层社会演化的一个关键生态因子。

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为进一步挖掘这种聚合背后的遗传学机制,基于比较基因组学,研究团队发现,在具有重层社会的奇鼻猴中,与寒冷相关的能量代谢和神经、激素调节相关基因受到正选择。深入分析发现这些类群演化出了更加有效的脑、神经激素调控网络,尤以多巴胺、催产素为代表。这些适应性改变,有助于在寒冷的环境中增强母猴的抚育行为,如延长照顾幼崽和哺乳期时间,从而增加婴猴成活率。这些改变可能通过间接增加个体的友好行为,加强了个体间的交流与联系等方式,最终促进亚洲叶猴从彼此独立的一雄多雌群向大型重层社会演化。

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发现灵长类动物杂交成种事件

黔金丝猴拥有滇金丝猴“血脉”

物种的形成方式通常是以“二叉树”的方式进行,即由一个共同祖先分化产生新的物种,新的物种继续分化又产生新的物种,如此循环下去就形成了现在所看到的生物多样性。然而,物种的形成方式并非人们想象的那么简单,有时候两个物种之间杂交,也可以形成第三个物种,即杂交成种,但该成种方式在哺乳动物类群里面并不多见,更别说在和人类亲缘关系最近的非人灵长类动物了,但吴东东、郑永唐和张国捷首次在猕猴类群中发现杂交成种事件。

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通过系统基因组学分析发现,猕猴属的食蟹猴种组是由狮尾猴种组和斯里兰卡种组杂交形成,根据时间估算,杂交成种事件大约发生在3.45-3.56百万年前,可能与上新世中早期马来半岛与大陆连接的路桥(如克拉地峡)被海平面反复浸没有关。有趣的是,杂交成种使得食蟹猴种组(恒河猴、食蟹猴、台湾猕猴和日本猕猴)产生了新的生殖性状,如生殖器形态、性皮特征等刚好介于两个亲本之间。

事实上,在灵长类演化历史进程中,杂交成种事件不止一次发生,吴东东研究员团队与云南大学于黎研究员团队等合作还发现了仰鼻猴属也存在古老的杂交成种事件,即黔金丝猴是由川金丝猴与滇金丝猴和怒江金丝猴的共同祖先杂交而来。

除此之外,科研人员还构建了人类疾病基因在非人灵长类基因组中的变异图谱,并推测人类疾病基因突变的潜在功能等。这些发现,对灵长类动物多样性保护,遗传资源的开发和利用具有重要指导意义,也为人类特殊性状的起源、发育以及疾病医学研究提供了重要遗传学材料和候选分子靶标。

灵长类基因组计划相关研究工作得到了中国科学院、国家自然科学基金委员会、云南省科技厅、昆明动物研究所等单位的资助和支持,也是模式动物(灵长类)表型与遗传研究设施建设进展的阶段性重大成果。


春城晚报-开屏新闻记者 杨质高 文 通讯员 黄小彧 摄

一审 杨茜

责任编辑 易科彦

责任校对 吕世成

主编 严云

终审 编委 李荣

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