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    3. 周旭明團隊取得獸類(lèi)系統發(fā)育關(guān)系研究進(jìn)展

      哺乳動(dòng)物(也稱(chēng)獸類(lèi))是適應性輻射成功的類(lèi)群的代表,主要包括有袋類(lèi)和胎盤(pán)類(lèi),分子系統學(xué)將胎盤(pán)類(lèi)進(jìn)一步分為四個(gè)總目:非洲獸總目、異關(guān)節總目、靈長(cháng)總目和勞亞獸總目。系統發(fā)育演化歷史可以揭示生命起源、種類(lèi)進(jìn)化和物種關(guān)系,這對于了解生物多樣性、物種形成和進(jìn)化機制等有重要意義。隨著(zhù)分子遺傳學(xué)的廣泛應用,哺乳動(dòng)物的系統發(fā)育學(xué)得到了快速發(fā)展,但其高級階元仍存有部分爭議。例如,長(cháng)鼻目(比如亞洲象)的姐妹群是蹄兔目(例如巖蹄兔)還是海牛目(例如海牛),嚙齒目?jì)炔咳齻€(gè)重要類(lèi)群之間的關(guān)系。這些問(wèn)題的存在阻礙了我們對哺乳動(dòng)物系統發(fā)育關(guān)系和演化歷史的理解。

      近期,中國科學(xué)院動(dòng)物研究所周旭明團隊首先利用直系同源基因的蛋白質(zhì)和核酸序列以及超保守元件來(lái)解析非洲獸總目的系統發(fā)育關(guān)系。該研究的系統發(fā)育樹(shù)和物種樹(shù)的研究結果拒絕了海牛和蹄兔是姐妹群的觀(guān)點(diǎn)。通過(guò)AU檢驗和基因樹(shù)的一致性檢驗,拓撲結構的差異支持了象和蹄兔是最優(yōu)拓撲的姐妹群關(guān)系。進(jìn)一步的位點(diǎn)一致性檢驗揭示了快速進(jìn)化位點(diǎn)和具有極大系統發(fā)育信號位點(diǎn)對系統發(fā)育關(guān)系推斷的干擾。研究還發(fā)現,不完全譜系分選是引起爭議的主要因素,而基因流僅起到次要的影響。這些結果表明,象與蹄兔是姐妹群,而不是解剖學(xué)和行為學(xué)證據認為的海牛。這驅使我們重新思考象的演化地位,并對遺傳學(xué)、解剖學(xué)和行為學(xué)在系統發(fā)育關(guān)系判斷中的作用進(jìn)行重新評估。

      研究團隊還利用系統發(fā)育基因組學(xué)的方法,綜合多種數據來(lái)源和分子標記,重新梳理了哺乳動(dòng)物目級和科級階元的系統發(fā)育關(guān)系。這些研究結果提高了老撾巖鼠科系統發(fā)育位置的支持度,確立了熊科在熊總科根部的位置,解決了猥科、鼩鼱科和鼴科以及鼠科、倉鼠科和馬島鼠科之間的爭議關(guān)系,厘定了象和蹄兔以及豪豬亞目和鼠科關(guān)聯(lián)類(lèi)群的姐妹群關(guān)系,證明了胎盤(pán)動(dòng)物的根是大西洋獸類(lèi)(貧齒總目和非洲獸總目)。系統發(fā)育關(guān)系結合多個(gè)化石矯正信息助力估計準確的分化時(shí)間分析,揭示了胎盤(pán)哺乳動(dòng)物的目級階元之間的分化始于(或者接近)下白堊紀,并一直延續到第三紀中的古新世,且有多個(gè)目級階元分化時(shí)間的95%置信區間橫跨白堊紀-第三紀(KPg)生物大滅絕事件發(fā)生時(shí)間。此外,有袋類(lèi)和胎盤(pán)類(lèi)目級階元內部的分化主要發(fā)生在白堊紀-第三紀(KPg)生物大滅絕事件之后。這些研究不僅提供了有袋類(lèi)和胎盤(pán)類(lèi)動(dòng)物從下白堊紀到古新世的物種多樣性分化歷史,還揭示了重大地質(zhì)事件對哺乳動(dòng)物多樣性演化歷史的影響。

      相關(guān)研究結果分別發(fā)表在《Molecular Phylogenetics and Evolution》和《Zoological Research》等期刊。中國科學(xué)院動(dòng)物研究所博士后劉高鳴為相關(guān)論文的第一作者,周旭明研究員為論文的通訊作者。這些研究得到國家自然科學(xué)基金(32270437和82050002)和科技部重點(diǎn)研發(fā)計劃等項目的資助。

      文章鏈接:

      https://doi.org/10.24272/j.issn.2095-8137.2023.189

      https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1055790324000393

      圖1:非洲獸總目?jì)炔康南到y發(fā)育關(guān)系及基因流分析

      圖2:現存哺乳動(dòng)物的系統關(guān)系重建及分化速率分析

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