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哺乳動物“共同祖先”基因組重建完成對理解進化和保護工作具重要意義
來源： 科技日報
作者：南皮縣產學研科技成果轉化服務中心
日期：
2022-12-23
從鴨嘴獸到藍鯨，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算重建了其基因組。該成果將發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上，對理解哺乳動物的進化和保護工作具有重要意義。
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)細胞中配對，總共38條），加上兩條性染色體。團隊確定了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建塊都包含對發(fā)育正常胚胎至關重要的基因。
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。
地球生物基因組項目工作組主席、美國加州大學戴維斯分校進化與生態(tài)學杰出教授哈里斯·勒溫說，這一非凡的發(fā)現(xiàn)顯示了在超過3.2億年的漫長進化時間范圍內，染色體上基因順序和方向的進化穩(wěn)定性。
相比之下，這些保守塊之間的區(qū)域包含更多的重復序列，并且更容易發(fā)生斷裂、重排和序列重復——這是基因組進化的主要驅動因素。
憑借本研究，科學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，6600萬年前當小行星撞擊殺死恐龍并導致哺乳動物崛起時，重排出現(xiàn)加速。
研究人員表示，這些結果有助于理解適應背后的遺傳學，正是這種適應，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
祖先基因組的重建，最大現(xiàn)實意義就是幫助理解哺乳動物的進化，以及增進對現(xiàn)代動物的保護。這一理解的關鍵詞是“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，染色質結構、基因調控和連鎖保護之間，也因此建立起了明確的關系。憑借這一關系，科學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化中的地位。
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