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中外科學(xué)家首次成功構(gòu)建出所有現(xiàn)生哺乳動(dòng)物（包括人類）的最近共同祖先基因組圖譜

發(fā)表于 2025-12-10 00:31:43 來(lái)源：骨軟筋酥網(wǎng)

進(jìn)食中的鴨嘴獸（華大基因供圖）

針鼴（Ken Hurley供圖）
哺乳動(dòng)物染色體演化歷程簡(jiǎn)圖（周旸等繪）

哺乳動(dòng)物染色體演化歷程簡(jiǎn)圖（周旸等繪）
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)光明日?qǐng)?bào)（張蕾）：中外科學(xué)家攜手合作，以鴨嘴獸、科學(xué)針鼴等哺乳動(dòng)物的家首建出近共高質(zhì)量基因組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過(guò)比較人、次成有袋類動(dòng)物、功構(gòu)鳥和爬行動(dòng)物等多種動(dòng)物基因組數(shù)據(jù)，現(xiàn)生先基首次成功構(gòu)建出所有現(xiàn)生哺乳動(dòng)物（包括人類）的哺乳包括最近共同祖先基因組圖譜。相關(guān)成果發(fā)表在北京時(shí)間1月7日凌晨最新上線的動(dòng)物的最《自然》學(xué)術(shù)期刊。
哺乳動(dòng)物祖先的人類外觀形狀已經(jīng)通過(guò)化石證據(jù)部分還原出來(lái)，但是同祖圖譜哺乳動(dòng)物祖先染色體的數(shù)目一直都是一個(gè)謎。“現(xiàn)代人有46條染色體，因組而我們和鴨嘴獸的中外共同祖先很可能有60條染色體，這些染色體經(jīng)過(guò)很多次變異才形成今天的科學(xué)狀態(tài)。”論文第一作者、家首建出近共深圳華大生命科學(xué)研究院博士周旸表示，次成此次構(gòu)建的基因組圖譜為理解包括人類在內(nèi)的哺乳動(dòng)物如何發(fā)生輻射性適應(yīng)演化提供了重要參考信息。
作為最早分化形成的哺乳動(dòng)物物種，單孔目獨(dú)特的生物學(xué)特性和演化地位一直吸引著科學(xué)家對(duì)其性狀特征起源進(jìn)行研究。例如，盡管是哺乳動(dòng)物，但鴨嘴獸、針鼴等單孔目卻像鳥類一樣通過(guò)生蛋來(lái)繁殖后代，同時(shí)分泌乳汁哺乳后代。單孔目物種的特殊性還在于它們擁有5對(duì)性染色體，而其他哺乳動(dòng)物（包括人類）只有1對(duì)性染色體。
論文通訊作者、澳大利亞阿德萊德大學(xué)教授弗朗克·格魯茲納（FrankGrutzner）介紹，作為非常古老的類群，單孔目與其他現(xiàn)生哺乳動(dòng)物在演化上是姐妹群的關(guān)系，大約1.8億年前分化。“它們的基因組數(shù)據(jù)可以幫助我們了解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)程中各自發(fā)生了什么。”
人類和其他絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物由X和Y兩條染色體決定性別。這項(xiàng)研究顯示，單孔目的性染色體與大多數(shù)哺乳動(dòng)物（包括人類）的性染色體沒(méi)有任何同源關(guān)系，反而和鳥類更接近。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，如與牙齒有關(guān)的部分基因丟失，從分子機(jī)制找出兩種動(dòng)物成年后完全失去牙齒的原因；一些與卵形成有關(guān)的基因得以保留，提示著單孔目作為少數(shù)卵生哺乳類動(dòng)物的線索。
性染色體的組裝一直是基因組組裝的難點(diǎn)。“我們利用最新的測(cè)序技術(shù)，結(jié)合分子標(biāo)記圖譜，可以獲得質(zhì)量更高、更完美的染色體級(jí)別基因組。再通過(guò)建立算法、系統(tǒng)開(kāi)展比較分析，就能揭示精細(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，并解答單孔目哺乳動(dòng)物類群許多特殊生物學(xué)性狀的產(chǎn)生機(jī)制。”論文通訊作者、深圳華大生命科學(xué)研究院副院長(zhǎng)張國(guó)捷教授強(qiáng)調(diào)。（《光明日?qǐng)?bào)》（2021年01月07日08版））
相關(guān)報(bào)道：Nature：中外科學(xué)家首次重建現(xiàn)生哺乳動(dòng)物共同祖先的基因組圖譜
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)新浪科技：北京時(shí)間2021年1月7日，Nature刊發(fā)了一項(xiàng)重磅研究成果：深圳華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合中外多國(guó)科學(xué)家，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。
據(jù)介紹，該成果是以該研究團(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，獲得了我們距今大約1.8億年前的早期哺乳動(dòng)物祖先的基因組演化信息。
“我們這次構(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)演化提供了重要的參考信息。”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)了很多次的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)。它們的基因組數(shù)據(jù)可以幫助我們了解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)程中各自發(fā)生了什么變化。”論文的通訊作者之一，澳大利亞的弗朗克•格魯茲納教授如是說(shuō)。
該研究還揭示了哺乳動(dòng)物性別染色體演化的出人意料的復(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。”論文的另一位通訊作者，浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院的周琦教授說(shuō)，“但我們的研究顯示，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)，我們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)。”
“事實(shí)上，鴨嘴獸有5對(duì)性染色體，也就是10條。而我們只有1對(duì)，也就是2條。”周旸補(bǔ)充說(shuō)，“我們研究顯示，單孔類的性染色體很可能經(jīng)過(guò)了非常復(fù)雜的演化。”
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，如與牙齒有關(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，而另一些保留的與卵形成有關(guān)的基因則提示了單孔類作為少數(shù)卵生哺乳類動(dòng)物的線索。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里已經(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，可以很系統(tǒng)的開(kāi)展比較分析，幫助我們更好地理解物種演化過(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)捷教授總結(jié)說(shuō)，“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)也解答了許多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。”

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