國際著名學術期刊《自然》雜志日前發(fā)表了一項中外科學家共同合作的成果，他們首次成功構建出了包括人在內(nèi)的所有現(xiàn)生哺乳動物共同祖先的基因組圖譜，并追溯發(fā)現(xiàn)哺乳動物祖先可能曾有60條染色體。
據(jù)介紹，此項成果是以該研究團隊獲得的鴨嘴獸、針鼴等哺乳動物的高質(zhì)量基因組數(shù)據(jù)為基礎，比較人、有袋類動物、鳥和爬行動物等多種動物的基因組數(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物祖先的基因組演化信息。
“這次構建出的哺乳動物祖先序列，對于理解包括人在內(nèi)的哺乳類如何發(fā)生輻射性的適應演化提供了重要參考信息。”論文第一作者、丹麥哥本哈根大學和深圳華大生命科學研究院聯(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物是非常古老的類群，它們與其他所有現(xiàn)生哺乳動物在演化上是姐妹群的關系，并于約1.8億年前與其他哺乳動物分化開來。”論文通訊作者之一、澳大利亞的弗朗克·格魯茲納教授認為，它們的基因組數(shù)據(jù)可以幫助科學家了解1.8億年前哺乳動物的共同祖先，以及這1.8億年間不同哺乳動物類群在演化過程中各自所發(fā)生的變化。
該研究還揭示了哺乳動物性別染色體演化出人意料的復雜模式。“我們都知道，人和其他絕大多數(shù)哺乳動物通過X和Y兩條染色體決定性別。XY染色體決定了雄性，XX則對應雌性。”論文另一位通訊作者、浙江大學生命科學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)哺乳動物的性染色體沒有任何同源關系，反而和鳥類更接近。也就是說，人類與鴨嘴獸是在祖先分歧之后的大約數(shù)千萬年內(nèi)各自獨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程中發(fā)生的一系列特殊事件。比如，研究團隊發(fā)現(xiàn)鴨嘴獸與針鼴與牙齒有關的部分基因丟失，從分子機制上找了這兩種動物成年后完全失去牙齒的原因。又如，這兩種動物保留的與卵形成有關的基因，則為解開單孔類動物為何會成為卵生哺乳類動物提供了線索。研究還發(fā)現(xiàn)，編碼哺乳動物的乳汁主要蛋白成分的基因在單孔目動物中已經(jīng)存在，說明泌乳和乳汁的性狀在所有現(xiàn)生哺乳動物的最近共同祖先出現(xiàn)時，就已經(jīng)演化形成。
“通過最新的測序技術結合分子標記圖譜，我們可以獲得質(zhì)量更高的染色體級別的基因組數(shù)據(jù)，通過我們建立的算法，可以非常系統(tǒng)地開展比較分析，幫助我們更好理解物種演化過程中的分子機制。”該研究的通訊作者，深圳華大生命科學研究院、中國科學院昆明動物研究所及丹麥哥本哈根大學的張國捷教授表示，這一研究不僅揭示了精細的染色體結構變異過程如何影響哺乳動物早期演化過程，同時也解答了單孔目物種這一特殊哺乳動物類群許多特殊生物學性狀的產(chǎn)生機制。(記者 許琦敏)
