华南理工大学-深圳华大基因研究院“基因组科学”创新班校友在Nature期刊发表单孔目性染色体演化历程的重要发现
发布人:杨崇毅    发布时间:2021-01-18    浏览次数:10


  近日,我校校友周旸博士于北京时间17日在国际顶级学术期刊《自然》(Nature)杂志发表题为“Platypus and echidna genomes reveal mammalian biology and evolution”的研究论文,该发现公布了目前单孔目基因组的研究成果,并首次通过全基因组的数据研究了单孔目多对性染色体以及哺乳动物部分性状的演化过程。据悉,该研究成果由华大与浙江大学、澳大利亚阿德莱德大学、丹麦哥本哈根大学等单位合作完成。其中,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,是我校华南理工大学-深圳华大基因研究院“基因组科学”创新班第五届学生。


我校校友周旸博士在Nature期刊在线发表重要研究成果


  鸭嘴兽、针鼹等单孔类哺乳动物是非常古老的类群,作为最早与其他哺乳动物分歧的物种,处在哺乳动物的演化过程中非常重要的位置。它们在大约1.8亿年前与其他哺乳动物分化开来,作为哺乳动物演化历程的关键分支。它们的基因组数据可以帮助人们了解1.8亿年前哺乳动物的共同祖先,以及在这1.8亿年间各哺乳动物类群演化过程中发生的复杂变化。其独特的生物学特性和特殊的演化地位,一直吸引着科学家对它们的性状特征、起源进行研究。



鸭嘴兽


针鼹


  该研究在鸭嘴兽、针鼹等哺乳动物的基因组数据基础上,对人、有袋类动物、鸟和爬行动物等多种动物的基因组数据进行比较、追根溯源,最终获得了距今约1.8亿年前的哺乳动物祖先的基因组信息。



 完整并准确的基因组数据对于进化和基因功能的分析至关重要。产生一个高准确度的染色体级别的基因组,特别是对于已分化的性染色体,仍然是一个很大的挑战。作者结合单分子测序技术和多种物理作图方法,将大部分序列分配到染色体水平的基因组,从而得到了鸭嘴兽高质量的基因组。由此更好地分析性染色体系统的复杂起源和多样化,特别是在单孔目动物中的进化。论文描述了感官系统在古代发生的种间特有变化以及血红蛋白的降解和繁殖,这些代表了鸭嘴兽和针鼹身上最突出的生物学特征。



哺乳动物染色体演化历程


  周旸博士指出,人类和鸭嘴兽的共同祖先很可能有60条染色体,经历了很多次的变异才形成现在人类的46条染色体。哺乳动物性染色体演化的模式历程也是惊人的复杂,研究显示单孔目动物的性染色体与大多数哺乳动物的性染色体没有同源关系,例如我们知道人的XY染色体决定雄性,XX则对应的是雌性,但对应人类的2条性染色体,鸭嘴兽却有10条。研究显示,单孔目动物的性染色体与鸟类更接近,很可能经历了非常复杂的演化。


XY染色体之间的序列同源关系


  该研究通过最新的测序技术结合分子标记图谱,实现获得更高质量的染色体级别的基因组数据,通过构建算法展开系统的分析比较,帮助理解物种演化过程中的分子机制。这两个物种的新基因组使人们能够进一步了解兽亚纲动物的进化,不仅揭示了染色体结构变异过程如何影响哺乳动物早期演化的过程,还解答了许多单孔目物种作为一类特殊且古老的哺乳动物,所具有的许多特殊生物学性状的产生机制。



原文链接:


https://www.nature.com/articles/s41586-020-03039-0


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