研究人員對滅絕和活著的大象的完整基因組進行測序

一個國際研究團隊通過觀察世界上最具標(biāo)志性的動物家族之一 - 大象及其親屬猛犸象和乳齒象 - 已經(jīng)產(chǎn)生了數(shù)百萬年來最全面的進化圖片之一。

包括麥克馬斯特研究所，哈佛大學(xué)哈佛醫(yī)學(xué)院，烏普薩拉大學(xué)和波茨坦大學(xué)研究人員在內(nèi)的科學(xué)家團隊對來自亞洲和非洲的生物和滅絕物種的14個基因組進行了細(xì)致的測序。兩個美國乳齒象，一頭有12萬年歷史的直齒象和一只哥倫比亞猛犸象。

這項發(fā)表在“美國國家科學(xué)院院刊”上的研究揭示了科學(xué)家稱之為非常復(fù)雜的歷史，其特點是廣泛的雜交。然而，他們警告說，這種行為幾乎在活著的大象中停止，增加了人們對地球上少數(shù)物種未來的擔(dān)憂。

“雜交可能有助于解釋為什么猛犸象在如此多樣化的環(huán)境中取得如此成功，并且在很長一段時間內(nèi)，重要的是這些基因組數(shù)據(jù)也告訴我們生物學(xué)是混亂的，并且進化不會以有組織的線性方式發(fā)生，”進化遺傳學(xué)家說。 Hendrik Poinar，該論文的高級作者之一，McMaster古DNA中心主任和Michael G. DeGroote傳染研究所的首席研究員。

“對來自所有這些古代大象和乳齒象的全基因組數(shù)據(jù)的綜合分析，揭示了大象種群歷史的帷幕，揭示了我們以前根本不知道的復(fù)雜性，”他說。

例如，對古代直紋大象進行的詳細(xì)DNA分析表明，它是一種混合物，其遺傳組成部分來自古老的非洲象，猛犸象和現(xiàn)今的森林象。

“這是目前存在于任何物種中的最古老的高質(zhì)量基因組之一，”德國波茨坦大學(xué)的邁克爾霍夫瑞特說，他是一位共同資深的作者，負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)直翹大象的工作。

研究人員還發(fā)現(xiàn)了哥倫比亞和猛犸猛犸象之間雜交的進一步證據(jù)，這是Poinar及其團隊在2011年首次報道的。盡管它們的棲息地和大小各不相同，但研究人員認(rèn)為，猛犸猛犸象在冰川邊緣遇到了哥倫比亞猛犸象。北美更溫和的生態(tài)交錯帶。

引人注目的是，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)世界上剩下的三個物種 - 森林和稀樹草原大象中的兩個沒有遺傳證據(jù)表明，盡管生活在鄰近的棲息地，它們在過去的50萬年中仍然生活在接近完全的隔離狀態(tài)。

“保護社區(qū)一直在爭論非洲大草原和森林大象是否是兩種不同的物種，”大衛(wèi)·賴希說，他是布羅德研究所的另一位共同資深作者，同時也是哈佛醫(yī)學(xué)院遺傳學(xué)系的教授。 (HMS)和霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所調(diào)查員。“我們的數(shù)據(jù)顯示這兩個物種已被隔離很長一段時間 - 使每個物種都具有獨立的保護狀態(tài)。”

研究人員說，密切相關(guān)的哺乳動物之間的雜交是相當(dāng)普遍的，他們指的是棕熊和北極熊，蘇門答臘和婆羅洲猩猩以及歐亞金豺和灰狼的例子。物種可以被定義為一組可以成功繁殖和生產(chǎn)可育后代的類似動物。

“這篇論文是我們十多年前開始的一項重大舉措的產(chǎn)物，它不僅僅是大象基因組的正式報告。它將成為了解大象如何相互關(guān)聯(lián)的參考點。聯(lián)合資深作者Kerstin Lindblad-Toh是廣泛研究所的高級準(zhǔn)成員，瑞典烏普薩拉大學(xué)生命科學(xué)實驗室主任，他說，這是其他物種群體可以進行類似研究的模型。

“對我們來說，調(diào)查結(jié)果非常令人驚訝，”HMS的博士后科學(xué)家Eleftheria Palkopoulou說。“大象種群關(guān)系無法通過簡單的分裂來解釋，為了解這些標(biāo)志性物種的進化提供線索。”

研究人員建議，未來的工作應(yīng)該探索將新的遺傳譜系引入大象種群(生物和古代)是否在其進化過程中發(fā)揮了重要作用，使它們適應(yīng)新的棲息地和波動的氣候。

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