重建已灭绝犀牛的基因组:遗传学家绘制犀牛进化“家族树”

2021年08月25日 11:17 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,关于世界上现存的五个犀牛物种之间的关系,一直是一个可以追溯到达尔文时代的古老问题。答案一直很难得到,原因之一是大多数犀牛在更新世之前就已经灭绝了。研究人员于8月24日在《细胞》杂志上发表报告,通过分析所有五个活体物种的基因组以及三个古老和灭绝物种的基因组,帮助填补了犀牛进化“家族树”中的空白。

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研究结果显示,最古老的分裂是在大约1600万年前将非洲和欧亚的血统分开。他们还发现--虽然今天不断减少的犀牛种群的遗传多样性比过去低,而且近亲繁殖更多--但犀牛在历史上的遗传多样性水平很低。

“我们现在可以表明,犀牛生命树上的主要分支是在地理区域之间,即非洲与欧亚大陆之间,而不是在拥有一个角与两个角的犀牛之间,”古遗传学中心和瑞典自然历史博物馆的Love Dalén说。“第二个重要的发现是,所有的犀牛,甚至是已经灭绝的犀牛,其遗传多样性都相对较低。在某种程度上,这意味着我们在现今的犀牛中看到的低遗传多样性(这些犀牛都是濒临灭绝的),部分是它们的生物学特性造成的。”

丹麦哥本哈根大学的Mick Westbury 说:“在过去的200万年里,所有八个物种普遍表现出种群数量持续但缓慢的减少,或者在较长的时间内持续的小种群规模。持续的低种群规模可能表明,犀牛总体上适应于低水平的多样性。”

这一概念与近几十年来犀牛中明显缺乏累积的有害突变是一致的。 Westbury说,在过去的100年里,犀牛可能已经清除了有害的突变,使它们能够保持相对健康,尽管遗传多样性低。

这项新研究是在一次科学会议上受到启发的。Dalén和哥本哈根大学的 Tom Gilbert一直在分别研究不同的犀牛物种。他们意识到,如果他们联合起来,并与世界各地的研究人员一起,他们可以对所有活着的犀牛和在上个冰河时期灭绝的三个物种进行比较研究。

但研究人员指出,有一些挑战需要克服。研究人员解释说:“当我们决定把所有犀牛的数据放在一起并进行比较基因组学研究时,我们也面临着‘大数据’问题。”

基因组数据代表了不同的数据类型,部分原因是同时包含了现代和古代DNA。该团队不得不开发新的分析工具,以考虑到这些差异。他们开发的新方法和工具现在可以应用于其他分类群的研究。

Dalén说,这些发现“一部分是好消息,另一部分不是”。犀牛的低水平遗传多样性是其长期历史的一部分,并没有导致与近亲繁殖和致病突变有关的健康问题的增加。

“然而,我们也发现,与我们历史上和史前的犀牛基因组相比,现今的犀牛的遗传多样性较低,近亲繁殖的水平较高,”他说。“这表明最近由狩猎和栖息地破坏造成的种群数量下降对基因组产生了影响。这不是好事,因为低遗传多样性和高近亲繁殖可能会增加当今物种灭绝的风险。”

研究人员说,这些发现确实对犀牛保护有一些实际意义。“现在我们知道,我们在当代个体中看到的低多样性可能并不表明无法恢复,而是犀牛的一种自然状态,”Westbury说:“我们可以更好地指导恢复计划,把重点放在增加种群规模而不是个体遗传多样性上。”

该团队希望新的发现将有助于继续研究犀牛和保护它们。Dalén报告说,他的团队现在正致力于对已灭绝的毛犀牛进行更深入的研究。同时,Westbury正在参与比较非洲黑犀牛的基因组,这些基因组是在最近种群数量减少之前采样的,与当代个体的基因组进行比较。

Westbury说:“我们希望这将提供一个框架,以更好地了解被转移的种群可能来自哪里,遗传多样性的直接变化,以及是否有任何种群可能因为人类而永远消失。”

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