一個國際團隊重建了所有哺乳動物最早共同祖先的基因組。相關研究9月26日發表于美國《國家科學院院刊》。

“我們的研究結果對理解哺乳動物進化和保護工作具有重要意義。”論文作者、美國加利福尼亞大學戴維斯分校進化與生態學杰出教授Harris Lewin表示。最早的哺乳動物祖先可能看起來像生活在2億年前的“摩根齒獸”。

從鴨嘴獸到藍鯨，每一種現代哺乳動物都是生活在1.8億年前的共同祖先的后代。但此前，人們對這種動物知之甚少。

科學家利用了包括人類、黑猩猩、袋熊、兔子、海牛、家牛、犀牛、蝙蝠和穿山甲等在內的32種哺乳動物的高質量基因組序列。這些動物來自26個已知哺乳動物目中的23個。研究人員還將雞和揚子鱷基因組作為對照組。其中一些基因組數據來自地球生物基因組計劃和其他大規模生物多樣性基因組測序工作。

該研究第一作者、加利福尼亞大學戴維斯分校基因組中心博士后Joana Damas說，他們利用計算機重建了哺乳動物祖先基因組，發現哺乳動物祖先有控制生物體遺傳特征的19對常染色體，以及兩條性染色體。

研究團隊確定了1215個基因塊，這些基因塊在32種動物的基因組中始終以相同的順序出現在同一染色體上。所有哺乳動物基因組中的這些基因塊都包含著對胚胎正常發育至關重要的基因。

科學家在哺乳動物祖先身上發現了9條完整的染色體片段，其基因順序與現代鳥類相同。

“這一引人注目的發現表明，染色體上的基因順序和方向在3.2億年的進化中具有穩定性。”Lewin說，相比之下，這些保守的基因塊之間的區域則包含更多重復序列，也更容易發生斷裂、重組和序列重復，而這些都是基因組進化的主要驅動因素。

“祖先基因組重建有助于解釋基因組選擇壓力在哪里以及為什么發生變化。這項研究在染色質結構、基因調控之間建立了明確的關系。”得克薩斯農工大學教授William Murphy說，這為評估自然選擇在哺乳動物生命樹的染色體進化中扮演的角色打下了基礎。

研究人員從哺乳動物共同祖先的染色體開始，沿著時間線追蹤，發現哺乳動物的染色體重排率不同。例如，反芻譜系在6600萬年前小行星撞擊導致恐龍滅絕、哺乳動物崛起時重排加速。

研究合著者Camilla Mazzoni說，這項研究結果將有助于理解動物適應性背后的遺傳學機制，比如在過去1.8億年里，哺乳動物是如何在不斷變化的星球上適應并繁衍生息的。(徐銳)

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