哺乳动物“共同祖先”基因组重建完成,对理解进化和保护工作具重要意义

2022-09-30 10:34:20     来源:科技日报

   科技日报记者 张梦然

从鸭嘴兽到蓝鲸,每一种现代哺乳动物都是生活在大约1.8亿年前的“共同祖先”的后裔。人们对“共同祖先”知之甚少,现在,一个国际研究小组通过计算重建了其基因组。该成果将发表在《美国国家科学院院刊》上,对理解哺乳动物的进化和保护工作具有重要意义。


图片来源:物理学家组织网

研究人员利用了来自32个活物种的高质量基因组序列,这些物种代表了26种已知哺乳动物目中的23种,包括人类和黑猩猩、袋熊和兔子、海牛、家牛、犀牛、蝙蝠和穿山甲等。该分析还将鸡和中国短吻鳄基因组作为比较组。其中一些基因组正在作为地球生物基因组项目和其他大规模生物多样性基因组测序工作的一部分。

研究表明,哺乳动物祖先有19条常染色体,这些染色体控制着生物体特征的遗传,这些特征超出了由性别连锁染色体控制的染色体(这些染色体在大多数细胞中配对,总共38条),加上两条性染色体。团队确定了1215个基因块,这些基因块在所有32个基因组中始终以相同的顺序出现在同一条染色体上。所有哺乳动物基因组的这些构建块都包含对发育正常胚胎至关重要的基因。

研究人员在哺乳动物祖先中发现了9条整条染色体或染色体片段,其基因顺序在现代鸟类的染色体中是相同的。

地球生物基因组项目工作组主席、美国加州大学戴维斯分校进化与生态学杰出教授哈里斯·勒温说,这一非凡的发现显示了在超过3.2亿年的漫长进化时间范围内,染色体上基因顺序和方向的进化稳定性。

相比之下,这些保守块之间的区域包含更多的重复序列,并且更容易发生断裂、重排和序列重复——这是基因组进化的主要驱动因素。

凭借本研究,科学家还能及时跟踪祖先染色体。他们发现,哺乳动物谱系之间的染色体重排速率不同。例如,在反刍动物谱系(现代牛、羊和鹿的祖先)中,6600万年前当小行星撞击杀死恐龙并导致哺乳动物崛起时,重排出现加速。

研究人员表示,这些结果有助于理解适应背后的遗传学,正是这种适应,使哺乳动物在过去1.8亿年中在不断变化的星球上繁衍生息。

总编辑圈点:

祖先基因组的重建,最大现实意义就是帮助理解哺乳动物的进化,以及增进对现代动物的保护。这一理解的关键词是“变化”——其可以为我们解释不同基因组的选择性压力在何处变化、为什么变化。同时,染色质结构、基因调控和连锁保护之间,也因此建立起了明确的关系。凭借这一关系,科学家可以重新评估自然选择在整个哺乳动物生命树的染色体进化中的地位。


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