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  • PNAS|于黎實驗室首次報道了熊科物種中亞洲黑熊的雜交起源演化歷史

    發布時間: 2022年10月04日 09:38 閱讀次數:

    熊科(Ursidae)是哺乳動物典型的快速物種形成和適應輻射類群之一,尤其是熊亞科(Ursinae)在短短的5個百萬年,就形成了6個近緣且有顯著形態差異的物種(北極熊、棕熊、美洲黑熊、亞洲黑熊、懶熊和馬來熊)。熊科物種因其復雜的演化歷史和對多樣環境的適應一直備受關注,其物種形成和表型多樣化機制也是研究熱點。

    省部共建云南生物資源保護與利用國家重點實驗室于黎研究員、吳宏博士后基于迄今為止最大的熊科物種群體基因組數據,首次報道了熊科物種中亞洲黑熊(Ursus thibetanus)的雜交起源演化歷史?;谙到y發育樹構建、系統發育不變量溯祖檢測、主成分分析、譜系間突變共享以及演化歷史模擬等分析顯示亞洲黑熊是通過北極熊-棕熊-美洲黑熊的祖先群和馬來熊-懶熊的祖先群的古老雜交事件形成(圖1),而且雜交起源的亞洲黑熊通過對兩個親本體重變化相關基因(AKT2,PID1,MKRN1PRKAB1)的分選和重組而產生區別于親本體型的中等體型(圖2)。亞洲黑熊與兩個親本之間的體型差異,可能產生了與親本間的合子前隔離。此外,研究發現很多親本譜系間高度分化的與生殖性狀相關基因在亞洲黑熊基因組中被分選、重組和固定,這可能導致了亞洲黑熊和兩個親本譜系建立了合子后生殖隔離,最終形成了獨立物種。



    圖1.亞洲黑熊雜交起源分子證據。(A)物種樹;(B),基因組不同梯度窗口樹型統計;(C)系統發育不變量溯祖檢測;(D)主成分分析;(E)譜系間突變共享分析;(F)亞洲黑熊雜交起源演化歷史模擬。




    圖2.亞洲黑熊中間態體型的遺傳基礎。(A)基于亞洲黑熊和北部類群進行HKA檢測和群體特異性固定突變計算全基因組正選擇掃描。(B)基于亞洲黑熊和南部類群進行HKA檢測和群體特異性固定突變計算全基因組正選擇掃描。(C)四個候選正選擇基因單倍型聚類分析。(D)四個候選正選擇基因單倍型網狀結構。(E)亞洲黑熊中等體型遺傳基礎示意圖。


    本研究報道了熊科物種中由種間雜交導致新物種形成和表型多樣化的案例,進一步揭示了熊科物種復雜演化歷史之謎,也提示著在植物以及其他非哺乳動物中常常發生的種間雜交事件也是哺乳動物物種形成和表型多樣化的重要機制之一。研究結果以“Uncovering the enigmatic evolution of bears in greater depth: the hybrid origin of Asiatic black bear”為題,于2022年8月2日在Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)發表(Zou et al, 2022, PNAS. 119: e2120307119)。威澳門尼斯人官網歡迎您于黎研究員、博士后吳宏和四川大學劉建全教授為共同通訊作者。威澳門尼斯人官網歡迎您博士研究生鄒天天為論文第一作者,本研究得到國家杰出青年科學基金項目的資助。



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