1月7日，華大與浙江大學(xué)、澳大利亞阿德萊德大學(xué)、丹麥哥本哈根大學(xué)等單位有關(guān)單孔目基因組的研究成果發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature )雜志，首次通過(guò)全基因組的數(shù)據(jù)研究了單孔目多對(duì)性染色體以及哺乳動(dòng)物部分性狀的演化過(guò)程。

作為最早與其他哺乳動(dòng)物分歧的物種，單孔目(如鴨嘴獸、針鼴)處在哺乳動(dòng)物的演化過(guò)程中一個(gè)非常重要的位置，是我們了解哺乳動(dòng)物演化歷史的關(guān)鍵分支。這些獨(dú)特的生物學(xué)特性和演化地位一直吸引著科學(xué)家對(duì)它們的性狀特征、起源進(jìn)行研究。

據(jù)介紹，該成果是以研究團(tuán)隊(duì)獲得的鴨嘴獸、針鼴等哺乳動(dòng)物的高質(zhì)量基因組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，比較人、有袋類動(dòng)物、鳥和爬行動(dòng)物等多種動(dòng)物的基因組數(shù)據(jù)，最終追根溯源，獲得了距今大約1.8億年前的早期哺乳動(dòng)物祖先的基因組演化信息。

“我們這次構(gòu)建出的哺乳動(dòng)物祖先序列對(duì)于理解包括人在內(nèi)的哺乳類如何發(fā)生輻射性的適應(yīng)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(xué)和深圳華大生命科學(xué)研究院聯(lián)合培養(yǎng)的周旸博士表示，“現(xiàn)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(jīng)過(guò)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(dòng)物是非常古老的類群，它們與其他所有現(xiàn)生哺乳動(dòng)物在演化上是姐妹群的關(guān)系，并于約1.8億年前與其他哺乳動(dòng)物分化開來(lái)。它們的基因組數(shù)據(jù)可以幫助我們了解1.8億年前哺乳動(dòng)物的共同祖先，以及這1.8億年間不同哺乳動(dòng)物類群在演化過(guò)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(shuō)。

該研究還揭示了哺乳動(dòng)物性別染色體演化的出人意料的復(fù)雜模式。人和其他絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物通過(guò)X和Y兩條染色體決定性別。XY染色體決定了雄性，XX則對(duì)應(yīng)雌性。但研究卻顯示，單孔類的性染色體與包括人在內(nèi)的大多數(shù)哺乳動(dòng)物的性染色體沒(méi)有同源關(guān)系，反而和鳥類更接近。“也就是說(shuō)，我們與鴨嘴獸是在祖先分歧之后的大約數(shù)千萬(wàn)年內(nèi)各自獨(dú)立演化出了不同的性染色體系統(tǒng)。” 論文的另一位通訊作者，浙江大學(xué)生命科學(xué)研究院的周琦教授說(shuō)。

事實(shí)上，鴨嘴獸有5對(duì)性染色體(10條)，而人類只有1對(duì)(2條)。該研究顯示，單孔類的性染色體很可能經(jīng)過(guò)了非常復(fù)雜的演化。

此外，該研究還揭示了鴨嘴獸和針鼴在演化過(guò)程中發(fā)生的一系列特殊事件，如與牙齒有關(guān)的部分基因丟失，這從分子機(jī)制上找到了這兩種動(dòng)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(guān)的基因則提示了單孔類作為少數(shù)卵生哺乳類動(dòng)物的線索。研究還發(fā)現(xiàn)編碼哺乳動(dòng)物的乳汁主要蛋白成分的基因在單孔目里已經(jīng)存在，說(shuō)明泌乳和乳汁的性狀在所有現(xiàn)生哺乳動(dòng)物的最近共同祖先或許就已經(jīng)演化形成。

“通過(guò)最新的測(cè)序技術(shù)結(jié)合分子標(biāo)記圖譜，我們可以獲得質(zhì)量更高的染色體級(jí)別的基因組數(shù)據(jù)，通過(guò)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(guò)程中的分子機(jī)制。”該研究的通訊作者，深圳華大生命科學(xué)研究院、中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所及丹麥哥本哈根大學(xué)的張國(guó)捷教授總結(jié)說(shuō)，“這一研究不僅揭示了精細(xì)的染色體結(jié)構(gòu)變異過(guò)程如何影響哺乳動(dòng)物早期演化過(guò)程，同時(shí)也解答了許多單孔目物種這一特殊哺乳動(dòng)物類群許多特殊生物學(xué)性狀的產(chǎn)生機(jī)制。”(記者 劉傳書)

關(guān)鍵詞： 鴨嘴獸