中外科学家首次成功构建所有现生哺乳动物共同祖先基因组图谱

1.8亿年前，哺乳动物祖先曾有60条染色体

鸭嘴兽 （华大基因供图）

针鼹 （Ken Hur ley供图）

国际著名学术期刊《自然》杂志日前发表了一项中外科学家共同合作的成果，他们首次成功构建出了包括人在内的所有现生哺乳动物共同祖先的基因组图谱，并追溯发现哺乳动物祖先可能曾有60条染色体。

据介绍，此项成果是以该研究团队获得的鸭嘴兽、针鼹等哺乳动物的高质量基因组数据为基础，比较人、有袋类动物、鸟和爬行动物等多种动物的基因组数据，最终追根溯源，获得了距今大约1.8亿年前的早期哺乳动物祖先的基因组演化信息。

“这次构建出的哺乳动物祖先序列，对于理解包括人在内的哺乳类如何发生辐射性的适应演化提供了重要参考信息。”论文第一作者、丹麦哥本哈根大学和深圳华大生命科学研究院联合培养的周旸博士表示，现代人有46条染色体，而我们和鸭嘴兽的共同祖先很可能有60条染色体，这些染色体经过了很多次变异才形成了今天的状态。

“鸭嘴兽和针鼹等单孔类哺乳动物是非常古老的类群，它们与其他所有现生哺乳动物在演化上是姐妹群的关系，并于约1.8亿年前与其他哺乳动物分化开来。”论文通讯作者之一、澳大利亚的弗朗克·格鲁兹纳教授认为，它们的基因组数据可以帮助科学家了解1.8亿年前哺乳动物的共同祖先，以及这1.8亿年间不同哺乳动物类群在演化过程中各自所发生的变化。

该研究还揭示了哺乳动物性别染色体演化出人意料的复杂模式。“我们都知道，人和其他绝大多数哺乳动物通过X和Y两条染色体决定性别。XY染色体决定了雄性，XX则对应雌性。”论文另一位通讯作者、浙江大学生命科学研究院教授周琦介绍，此次研究显示，单孔类的性染色体与包括人在内的大多数哺乳动物的性染色体没有任何同源关系，反而和鸟类更接近。也就是说，人类与鸭嘴兽是在祖先分歧之后的大约数千万年内各自独立演化出了不同的性染色体系统。

此外，该研究还揭示了鸭嘴兽和针鼹在演化过程中发生的一系列特殊事件。比如，研究团队发现鸭嘴兽与针鼹与牙齿有关的部分基因丢失，从分子机制上找了这两种动物成年后完全失去牙齿的原因。又如，这两种动物保留的与卵形成有关的基因，则为解开单孔类动物为何会成为卵生哺乳类动物提供了线索。研究还发现，编码哺乳动物的乳汁主要蛋白成分的基因在单孔目动物中已经存在，说明泌乳和乳汁的性状在所有现生哺乳动物的最近共同祖先出现时，就已经演化形成。

“通过最新的测序技术结合分子标记图谱，我们可以获得质量更高的染色体级别的基因组数据，通过我们建立的算法，可以非常系统地开展比较分析，帮助我们更好理解物种演化过程中的分子机制。”该研究的通讯作者，深圳华大生命科学研究院、中国科学院昆明动物研究所及丹麦哥本哈根大学的张国捷教授表示，这一研究不仅揭示了精细的染色体结构变异过程如何影响哺乳动物早期演化过程，同时也解答了单孔目物种这一特殊哺乳动物类群许多特殊生物学性状的产生机制。