華南理工大學(xué)-深圳華大基因研究院“基因組科學(xué)”創(chuàng)新班校友在Nature期刊發(fā)表單孔目性染色體演化歷程的重要發(fā)現(xiàn)
? ? ? ?近日，我校校友周旸博士于北京時間1月7日在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）雜志發(fā)表題為“Platypus and echidna genomes reveal mammalian biology and evolution”的研究論文，該發(fā)現(xiàn)公布了目前單孔目基因組的研究成果，并首次通過全基因組的數(shù)據(jù)研究了單孔目多對性染色體以及哺乳動物部分性狀的演化過程。據(jù)悉，該研究成果由華大與浙江大學(xué)、澳大利亞阿德萊德大學(xué)、丹麥哥本哈根大學(xué)等單位合作完成。其中，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，是我校華南理工大學(xué)-深圳華大基因研究院“基因組科學(xué)”創(chuàng)新班第五屆學(xué)生。
我校校友周旸博士在Nature期刊在線發(fā)表重要研究成果
? ? ? ?鴨嘴獸、針鼴等單孔類哺乳動物是非常古老的類群，作為最早與其他哺乳動物分歧的物種，處在哺乳動物的演化過程中非常重要的位置。它們在大約1.8億年前與其他哺乳動物分化開來，作為哺乳動物演化歷程的關(guān)鍵分支。它們的基因組數(shù)據(jù)可以幫助人們了解1.8億年前哺乳動物的共同祖先，以及在這1.8億年間各哺乳動物類群演化過程中發(fā)生的復(fù)雜變化。其獨特的生物學(xué)特性和特殊的演化地位，一直吸引著科學(xué)家對它們的性狀特征、起源進(jìn)行研究。
鴨嘴獸
針鼴
? ? ???該研究在鴨嘴獸、針鼴等哺乳動物的基因組數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，對人、有袋類動物、鳥和爬行動物等多種動物的基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、追根溯源，最終獲得了距今約1.8億年前的哺乳動物祖先的基因組信息。
? ? ? 完整并準(zhǔn)確的基因組數(shù)據(jù)對于進(jìn)化和基因功能的分析至關(guān)重要。產(chǎn)生一個高準(zhǔn)確度的染色體級別的基因組，特別是對于已分化的性染色體，仍然是一個很大的挑戰(zhàn)。作者結(jié)合單分子測序技術(shù)和多種物理作圖方法，將大部分序列分配到染色體水平的基因組，從而得到了鴨嘴獸高質(zhì)量的基因組。由此更好地分析性染色體系統(tǒng)的復(fù)雜起源和多樣化，特別是在單孔目動物中的進(jìn)化。論文描述了感官系統(tǒng)在古代發(fā)生的種間特有變化以及血紅蛋白的降解和繁殖，這些代表了鴨嘴獸和針鼴身上最突出的生物學(xué)特征。
哺乳動物染色體演化歷程
? ? ? ?周旸博士指出，人類和鴨嘴獸的共同祖先很可能有60條染色體，經(jīng)歷了很多次的變異才形成現(xiàn)在人類的46條染色體。哺乳動物性染色體演化的模式歷程也是驚人的復(fù)雜，研究顯示單孔目動物的性染色體與大多數(shù)哺乳動物的性染色體沒有同源關(guān)系，例如我們知道人的XY染色體決定雄性，XX則對應(yīng)的是雌性，但對應(yīng)人類的2條性染色體，鴨嘴獸卻有10條。研究顯示，單孔目動物的性染色體與鳥類更接近，很可能經(jīng)歷了非常復(fù)雜的演化。
XY染色體之間的序列同源關(guān)系
? ??? ?該研究通過最新的測序技術(shù)結(jié)合分子標(biāo)記圖譜，實現(xiàn)獲得更高質(zhì)量的染色體級別的基因組數(shù)據(jù)，通過構(gòu)建算法展開系統(tǒng)的分析比較，幫助理解物種演化過程中的分子機制。這兩個物種的新基因組使人們能夠進(jìn)一步了解獸亞綱動物的進(jìn)化，不僅揭示了染色體結(jié)構(gòu)變異過程如何影響哺乳動物早期演化的過程，還解答了許多單孔目物種作為一類特殊且古老的哺乳動物，所具有的許多特殊生物學(xué)性狀的產(chǎn)生機制。
? ? ? ? ?原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-03039-0
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