Cell發(fā)布華大最新成果：擁有相似DNA和樣貌的未必是近親

3年前發(fā)布在 7X24h 資訊

生命是如何從無到有，又如何實現(xiàn)了現(xiàn)在的千姿百態(tài)？數(shù)千年來，這個問題引導著人們無限的遐想與無盡的探索。構建物種間的聯(lián)系，還原物種之間的系統(tǒng)發(fā)育關系一直是分類學家與演化學家的理想。

Cell發(fā)布華大最新成果：擁有相似DNA和樣貌的未必是近親-肽度TIMEDOO

今天，小編來考考大家，兩個看上去形態(tài)相似，且DNA相近的物種一定是近親么？答案是，no！

近日，深圳華大生命科學研究院生物多樣性基因組研究團隊、中國科學院昆明動物研究所等多個中外課題組發(fā)布了對有袋類哺乳動物進化過程的研究結(jié)果，揭示了物種在快速分化過程中，一些隨機事件有可能會導致遠緣物種具有相似表型的現(xiàn)象，解釋了形態(tài)和DNA相近的物種卻非近親背后的原理。該成果于2022年4月20日在線發(fā)表于國際頂級學術期刊《細胞》（Cell）雜志。

Cell官網(wǎng)截圖

下面，小編就來嘮嘮為什么會有這樣的結(jié)果~

尋找最近的共同祖先

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進化樹到底是啥呢？它能將穿越數(shù)萬年的物種進化濃縮于一圖，通過進化樹，我們可以觀察物種之間的親疏關系。為了達到這個目的，需要找到兩個物種之間所謂的“最近共同祖先”，也就是兩個物種在進化樹上最近的一個公共祖先節(jié)點。如果，物種A和B的共同祖先相較于物種A和C的共同祖先更靠近樹枝末梢，那么A和B越親近。

早在19世紀，達爾文就在《物種起源》中提出現(xiàn)在地球上的所有物種最初都是從同一種原始生命演化而來，即共同祖先理論，例如，人類約在700萬年前與黑猩猩從共同祖先古猿分化形成。構建正確的進化樹是演化生物學研究和開展跨物種比較研究的基礎，對我們推理各種生物學現(xiàn)象的起源過程至關重要。

“香蕉”還是“蘋果”？

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那么，如何構建進化樹呢？DNA是絕大多數(shù)生物的遺傳藍圖，DNA序列越相似的物種在生命之樹上就更接近，而且理論上攜帶相同表型的物種演化關系也就越接近。依據(jù)這樣的推論，形態(tài)數(shù)據(jù)和DNA數(shù)據(jù)都可以用來構建進化樹。但實際上，用物種的形態(tài)特征來分析演化過程常常會得到與 DNA數(shù)據(jù)不一致的結(jié)果。研究團隊表示，在經(jīng)歷過物種快速分化的類群里，很容易看到上述形態(tài)特征與DNA數(shù)據(jù)沖突的現(xiàn)象，不完全的譜系分流（incomplete lineage sorting，不完全譜系分選）是導致這種情況的原因之一。多個物種在極短的時間內(nèi)從一個共同祖先里分化出來，使得某些祖先基因的多態(tài)性被隨機分流到分化出的不同物種里，從而使得多個物種隨機保留了相同的基因型。

以人、黑猩猩和大猩猩為例。我們都知道，相較于大猩猩，人類與黑猩猩的親緣關系更近。以水果來比作基因型的話，三者共同祖先具有較高的遺傳多樣性，也就是有多種水果，大猩猩在第一次分化后弄丟了其他水果，只剩下了香蕉，而人和黑猩猩的共同祖先則繼承了香蕉和蘋果。第二次物種分化的時候，人隨機的遺失了蘋果，留下了香蕉，黑猩猩隨機的遺失了香蕉，留下了蘋果。這樣一來，人雖然和黑猩猩更近緣，但基因組里卻有約15%的區(qū)域跟大猩猩更相似！

不完全的譜系分流示意圖（馮少鴻等繪）

這是可以解釋物種部分形態(tài)特征的相似度與物種演化歷程存在出入的原因之一，但卻一直沒有研究說明這種現(xiàn)象對性狀的演化是否存在影響。

形態(tài)相似，卻非親戚

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為此，研究團隊利用有袋類動物（小山猴、袋鼠、考拉等）開展了研究。這一類群很可能經(jīng)歷過物種快速分化，導致早期演化關系，特別是南美有袋類微獸目（Microbiotheria）的演化地位長期存在著爭議。

小山猴（Roberto F. Nespolo攝）

小山猴是南美有袋類微獸目唯一的現(xiàn)存物種，其作為南美洲的有袋類動物，卻在骨骼、生殖器官和大腦結(jié)構等諸多方面與澳洲的有袋類動物更相似，尤其是袋鼠、考拉等雙門齒目動物。正是由于這種形態(tài)的相似性，早前基于外形特征而推定的演化關系認為小山猴和雙門齒目的袋鼠、考拉更近緣，進而推測小山猴應起源于澳洲。然而，本研究利用小山猴和其他有袋類動物的全基因組數(shù)據(jù)，證明小山猴應該是澳洲所有有袋類動物的姐妹群，也就是它和是澳洲有袋類有共同祖先但不屬于澳洲有袋類。過去錯誤的觀點可能就是由于不完全譜系分流導致的，祖先基因型的隨機分配，偶然地讓兩個親緣關系較遠的物種繼承了相同的基因型。