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新民晚报讯(记者 姜燕)日前,我国科学家组织的灵长类基因组计划在灵长类演化研究上取得重大进展。研究人员通过分析基因组数据和化石时间数据,推断出了灵长动物各主要类群的演化时间,认为灵长类动物的演化可能受到了物种大灭绝事件的影响。
该计划由浙江大学生命演化研究中心的张国捷教授团队、昆明动物所吴东东研究员团队、西北大学齐晓光教授团队、云南大学于黎研究员团队等联合国内外多个研究中心组成联盟,通过多学科交叉技术手段对灵长类基因组展开比较研究,研究人类在内的灵长类物种的起源和分化过程、灵长类社会行为和社会组织的起源以及大脑等各种生理特征的演化和遗传基础。
该计划的旗舰论文通过分析基因组数据和化石时间数据,推断出了灵长动物各主要类群的演化时间,并推断出所有灵长类的最近共同祖先出现在大约6829万到6495万年前,距离6550万年前的白垩纪末期大灭绝事件非常近,大致位于白垩纪的界限附近。这意味着灵长类动物的演化可能受到了物种大灭绝事件的影响。
研究还发现,从灵长类的祖先到人,灵长类的相对脑容量在四个关键的演化节点显著增大并有与之对应的基因组演化,在猩猩等大猿物种出现之后,这种趋势变得尤其突出,并在人类中达到了顶峰,这使得人类不仅拥有了灵长类中最大的脑容量,还拥有折叠程度最为复杂的大脑皮层。此外,该计划的不同研究项目还分别揭示了灵长类中长臂猿前肢形态的形成以及猿类尾部的消失等现象的分子机制,重新解释了人类第8号染色体的起源问题,分析了灵长类Y染色体结构的演变历史,研究了灵长类特异的快速演化的非编码DNA序列以及不完全谱系分流对灵长类物种分化的影响等,同时国内团队还对灵长类中杂交成种的问题进行了解析,揭示了灵长类中复杂社会机制形成的机制。
国际研究联盟则对来自233种灵长类动物的809个个体进行了基因组的重测序数据进行分析,基于基因组杂合性和连续性纯合片段长度的分析结果表明,基因组多样性与世界自然保护联盟划定的灭绝风险类别之间在整体上没有直接关联。也就是灵长类的遗传多样性与物种灭绝风险不完全匹配,遗传多样性并不能完全表征物种的濒危程度。
该计划的另一个项目还基于以上个体的数据鉴定出了人类直系同源蛋白上430万个可能导致蛋白结构变化的基因变异位点,加入人类疾病基因数据后,训练了PrimateAI-3D的人工智能神经网络以识别和前瞻性地判断人类可能出现的基因突变并预测是否可能为良性突变。研究团队基于该人工智能开发了通过罕见突变预测人类患病风险的方法,并发现常见变异和罕见变异在预测人类疾病风险方面具有互补的效用,这对于预防性筛查具有重要的意义。
“作为灵长类一员,我们的基因组既含有人类演化过程中产生的独特变异,也保留了灵长类漫长演化过程中塑造而成的遗传背景。”张国捷教授总结说,“通过比较基因组不仅回答包括人类在内的灵长类物种如何起源,而且可以详细刻绘我们身上每个基因、每个碱基的演化过程和变异模式,为理解人类创新性状和疾病发生的机制提供重要借鉴。”
该项计划研究成果显著,在学术期刊《科学》(Science)发表4篇论文,同期在《科学》上还发表了作为该计划扩展的国际灵长类研究联盟的4篇论文。同时另有3篇论文已经或即将在《科学进展》(Science Advances)和《自然-生态与演化》(Nature Ecology & Evolution)等知名学术期刊发表。
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