進食中的鴨嘴獸（華大基因 供圖）

針鼴（Ken Hurley供圖）

哺乳動物染色體演化歷程簡圖（周旸等 繪）
（神秘的地球uux.cn報道）據光明日報（張蕾）：中外科學家攜手合作，以鴨嘴獸、科學針鼴等哺乳動物的家首建出近共高質量基因組數據為基礎，通過比較人、次成有袋類動物、功構鳥和爬行動物等多種動物基因組數據，現生先基首次成功構建出所有現生哺乳動物（包括人類）的哺乳包括最近共同祖先基因組圖譜。相關成果發(fā)表在北京時間1月7日凌晨最新上線的動物的最《自然》學術期刊。
哺乳動物祖先的人類外觀形狀已經通過化石證據部分還原出來，但是同祖圖譜哺乳動物祖先染色體的數目一直都是一個謎。“現代人有46條染色體，因組而我們和鴨嘴獸的中外共同祖先很可能有60條染色體，這些染色體經過很多次變異才形成今天的科學狀態(tài)。”論文第一作者、家首建出近共深圳華大生命科學研究院博士周旸表示，次成此次構建的基因組圖譜為理解包括人類在內的哺乳動物如何發(fā)生輻射性適應演化提供了重要參考信息。
作為最早分化形成的哺乳動物物種，單孔目獨特的生物學特性和演化地位一直吸引著科學家對其性狀特征起源進行研究。例如，盡管是哺乳動物，但鴨嘴獸、針鼴等單孔目卻像鳥類一樣通過生蛋來繁殖后代，同時分泌乳汁哺乳后代。單孔目物種的特殊性還在于它們擁有5對性染色體，而其他哺乳動物（包括人類）只有1對性染色體。
論文通訊作者、澳大利亞阿德萊德大學教授弗朗克·格魯茲納（FrankGrutzner）介紹，作為非常古老的類群，單孔目與其他現生哺乳動物在演化上是姐妹群的關系，大約1.8億年前分化。“它們的基因組數據可以幫助我們了解1.8億年前哺乳動物的共同祖先，以及這1.8億年間不同哺乳動物類群在演化過程中各自發(fā)生了什么。”
人類和其他絕大多數哺乳動物由X和Y兩條染色體決定性別。這項研究顯示，單孔目的性染色體與大多數哺乳動物（包括人類）的性染色體沒有任何同源關系，反而和鳥類更接近。該研究還揭示了鴨嘴獸和針鼴在演化過程中發(fā)生的一系列特殊事件，如與牙齒有關的部分基因丟失，從分子機制找出兩種動物成年后完全失去牙齒的原因；一些與卵形成有關的基因得以保留，提示著單孔目作為少數卵生哺乳類動物的線索。
性染色體的組裝一直是基因組組裝的難點。“我們利用最新的測序技術，結合分子標記圖譜，可以獲得質量更高、更完美的染色體級別基因組。再通過建立算法、系統(tǒng)開展比較分析，就能揭示精細的染色體結構變異過程如何影響哺乳動物早期演化，并解答單孔目哺乳動物類群許多特殊生物學性狀的產生機制。”論文通訊作者、深圳華大生命科學研究院副院長張國捷教授強調。（《光明日報》（2021年01月07日08版））
相關報道：Nature：中外科學家首次重建現生哺乳動物共同祖先的基因組圖譜
（神秘的地球uux.cn報道）據新浪科技：北京時間2021年1月7日，Nature刊發(fā)了一項重磅研究成果：深圳華大生命科學研究院聯(lián)合中外多國科學家，首次成功構建出了包括人在內的所有現生哺乳動物共同祖先的基因組圖譜。
據介紹，該成果是以該研究團隊獲得的鴨嘴獸、針鼴等哺乳動物的高質量基因組數據為基礎，比較人、有袋類動物、鳥和爬行動物等多種動物的基因組數據，最終追根溯源，獲得了我們距今大約1.8億年前的早期哺乳動物祖先的基因組演化信息。
“我們這次構建出的哺乳動物祖先序列對于理解包括人在內的哺乳類如何發(fā)生輻射性的適應演化提供了重要的參考信息。”論文第一作者，丹麥哥本哈根大學和深圳華大生命科學研究院聯(lián)合培養(yǎng)的周旸博士表示，“現代人有46條染色體，而我們和鴨嘴獸的共同祖先很可能有60條染色體，這些染色體經過了很多次的變異才形成了今天的狀態(tài)。”
“鴨嘴獸和針鼴等單孔類哺乳動物是非常古老的類群，它們與其他所有現生哺乳動物在演化上是姐妹群的關系，并于約1.8億年前與其他哺乳動物分化開來。它們的基因組數據可以幫助我們了解1.8億年前哺乳動物的共同祖先，以及這1.8億年間不同哺乳動物類群在演化過程中各自發(fā)生了什么變化。”論文的通訊作者之一，澳大利亞的弗朗克•格魯茲納教授如是說。
該研究還揭示了哺乳動物性別染色體演化的出人意料的復雜模式。“我們都知道，人和其他絕大多數哺乳動物通過X和Y兩條染色體決定性別。XY染色體決定了雄性，XX則對應雌性。”論文的另一位通訊作者，浙江大學生命科學研究院的周琦教授說，“但我們的研究顯示，單孔類的性染色體與包括人在內的大多數哺乳動物的性染色體沒有任何同源關系，反而和鳥類更接近。也就是說，我們與鴨嘴獸是在祖先分歧之后的大約數千萬年內各自獨立演化出了不同的性染色體系統(tǒng)。”
“事實上，鴨嘴獸有5對性染色體，也就是10條。而我們只有1對，也就是2條。”周旸補充說，“我們研究顯示，單孔類的性染色體很可能經過了非常復雜的演化。”
此外，該研究還揭示了鴨嘴獸和針鼴在演化過程中發(fā)生的一系列特殊事件，如與牙齒有關的部分基因丟失從分子機制上找了這兩種動物成年后完全失去牙齒的原因，而另一些保留的與卵形成有關的基因則提示了單孔類作為少數卵生哺乳類動物的線索。研究還發(fā)現編碼哺乳動物的乳汁主要蛋白成分的基因在單孔目里已經存在，說明泌乳和乳汁的性狀在所有現生哺乳動物的最近共同祖先就已經演化形成。
“通過最新的測序技術結合分子標記圖譜，我們可以獲得質量更高的染色體級別的基因組數據，通過我們建立的算法，可以很系統(tǒng)的開展比較分析，幫助我們更好地理解物種演化過程中的分子機制。”該研究的通訊作者，深圳華大生命科學研究院、中國科學院昆明動物研究所及丹麥哥本哈根大學的張國捷教授總結說，“這一研究不僅揭示了精細的染色體結構變異過程如何影響哺乳動物早期演化過程，同時也解答了許多單孔目物種這一特殊哺乳動物類群許多特殊生物學性狀的產生機制。”