從鴨嘴獸到藍(lán)鯨，每一種現(xiàn)代哺乳動物都是生活在大約1.8億年前的“共同祖先”的后裔。人們對“共同祖先”知之甚少，現(xiàn)在，一個國際研究小組通過計(jì)算重建了其基因組。該成果將發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上，對理解哺乳動物的進(jìn)化和保護(hù)工作具有重要意義。
研究人員利用了來自32個活物種的高質(zhì)量基因組序列，這些物種代表了26種已知哺乳動物目中的23種，包括人類和黑猩猩、袋熊和兔子、海牛、家牛、犀牛、蝙蝠和穿山甲等。該分析還將雞和中國短吻鱷基因組作為比較組。其中一些基因組正在作為地球生物基因組項(xiàng)目和其他大規(guī)模生物多樣性基因組測序工作的一部分。
研究表明，哺乳動物祖先有19條常染色體，這些染色體控制著生物體特征的遺傳，這些特征超出了由性別連鎖染色體控制的染色體(這些染色體在大多數(shù)細(xì)胞中配對，總共38條)，加上兩條性染色體。團(tuán)隊(duì)確定了1215個基因塊，這些基因塊在所有32個基因組中始終以相同的順序出現(xiàn)在同一條染色體上。所有哺乳動物基因組的這些構(gòu)建塊都包含對發(fā)育正常胚胎至關(guān)重要的基因。
研究人員在哺乳動物祖先中發(fā)現(xiàn)了9條整條染色體或染色體片段，其基因順序在現(xiàn)代鳥類的染色體中是相同的。
地球生物基因組項(xiàng)目工作組主席、美國加州大學(xué)戴維斯分校進(jìn)化與生態(tài)學(xué)杰出教授哈里斯·勒溫說，這一非凡的發(fā)現(xiàn)顯示了在超過3.2億年的漫長進(jìn)化時間范圍內(nèi)，染色體上基因順序和方向的進(jìn)化穩(wěn)定性。
相比之下，這些保守塊之間的區(qū)域包含更多的重復(fù)序列，并且更容易發(fā)生斷裂、重排和序列重復(fù)——這是基因組進(jìn)化的主要驅(qū)動因素。
憑借本研究，科學(xué)家還能及時跟蹤祖先染色體。他們發(fā)現(xiàn)，哺乳動物譜系之間的染色體重排速率不同。例如，在反芻動物譜系(現(xiàn)代牛、羊和鹿的祖先)中，6600萬年前當(dāng)小行星撞擊殺死恐龍并導(dǎo)致哺乳動物崛起時，重排出現(xiàn)加速。
研究人員表示，這些結(jié)果有助于理解適應(yīng)背后的遺傳學(xué)，正是這種適應(yīng)，使哺乳動物在過去1.8億年中在不斷變化的星球上繁衍生息。
總編輯圈點(diǎn)：
祖先基因組的重建，最大現(xiàn)實(shí)意義就是幫助理解哺乳動物的進(jìn)化，以及增進(jìn)對現(xiàn)代動物的保護(hù)。這一理解的關(guān)鍵詞是“變化”——其可以為我們解釋不同基因組的選擇性壓力在何處變化、為什么變化。同時，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、基因調(diào)控和連鎖保護(hù)之間，也因此建立起了明確的關(guān)系。憑借這一關(guān)系，科學(xué)家可以重新評估自然選擇在整個哺乳動物生命樹的染色體進(jìn)化中的地位。(科技日報(bào)記者 張夢然)
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