【科研进展】白明研究组合作揭示远缘物种具有更相似表型和基因型不一定是因为趋同演化

  近日,中国科学院动物研究所白明研究组、浙江大学张国捷团队联合深圳华大生命科学研究院、中国科学院昆明动物研究所、哥本哈根大学等中外多个课题组,公布了对有袋类哺乳动物的物种辐射性大爆发过程的研究结果。该结果重建了有袋类物种的演化关系,并揭示了物种快速分化过程中,一些随机事件有可能会导致远缘物种具有相似表型的现象,解释了利用形态和分子数据在构建物种树经常出现冲突的发生机制。

  早在19世纪,达尔文就在他的旷世著作《物种起源》中提出现在地球上的所有物种最初都是从同一种原始生命演化而来,即共同祖先理论。由这个共同祖先不断分叉演化形成现在物种类群的历程即构成了生命之树,从简单的单细胞生物到复杂的生命体,每个物种都可以找到它的最近缘物种和最近共同祖先。以人类为例,人类约在700万年前与黑猩猩从共同祖先古猿分化形成,古猿类和旧世界猴在约2800万年前拥有相同的祖先,最早的灵长类物种祖先可以追溯至8000万年前,而目前地球上的哺乳动物在约两亿多年前都有共同祖先。重构正确的物种关系树是演化生物学研究和开展跨物种比较研究的基础,对我们推理各种生物学现象的起源过程至关重要。

  DNA是绝大多数生物的遗传蓝图,按照达尔文提出的物种演化模型,物种间DNA序列的差异可以反映出物种的分化历程,即DNA序列越相似的物种在生命之树上就更接近。同时,表型由DNA来决定,理论上携带相同表型的物种演化关系也就越接近。依据这样的推论,形态数据和DNA数据都可以用来构建物种树。但实际上,DNA数据与形态特征在推断物种演化历程上经常出现相互矛盾的结果。自80年代以来,利用DNA数据重构物种演化历程逐渐成为主流,但仍缺乏研究来解释为什么会存在这样的矛盾,为什么形态信息经常会得到不可靠的物种关系树。

  分子树和与形态树的矛盾经常发生在经历过物种快速分化的类群里。不完全的谱系分选(incomplete lineage sorting)就是一种可以导致上述情况出现的原因。多个物种在极短的时间内从一个共同祖先里分化出来,使得某些祖先基因的多态性在随后的物种分化历程中被随机分选到分化出的不同物种里,从而使得部分分化后形成的多个物种随机保留了相同的基因型。以人、黑猩猩和大猩猩为例。我们知道,相较于大猩猩,人与黑猩猩的亲缘关系更近。如图所示,三者共同祖先的群体具有较高的遗传多样性,大猩猩在第一次物种分化后形成,随着时间的推移,大猩猩的群体最终固定了蓝色的基因型。人和黑猩猩的共同祖先群体继承了橙色和蓝色两种基因型,然而在第二次物种分化的时候,人可能最终随机固定了和大猩猩一样的蓝色的基因型,黑猩猩最终随机固定了橙色的基因型。这样一来,我们就会观察到人的一些基因组序列跟大猩猩更相似,而跟黑猩猩差异更大。尽管黑猩猩是与人最近缘的物种,在人的基因组里约超过15%的基因组区域,是跟大猩猩更相似的。这种不完全的谱系分选现象在许多经历过物种大爆发的类群里均出现过,比如各种哺乳动物类群、鸟类、昆虫、鱼类等,但这种现象对性状的演化是否存在影响一直没有研究。

  为了研究不完全的谱系分选对物种形态和性状演化的影响,研究团队利用有袋类动物开展研究。之前的一些研究指出现存有袋类物种起源的过程经历了物种大爆发,导致了长期以来对有袋类物种早期演化关系存在争议。而这一争议主要围绕着南美有袋类微兽目(Microbiotheria)的演化地位。小山猴是该目唯一的现存物种,其作为南美洲的有袋类动物,却在骨骼、生殖器官和大脑结构等诸多方面与澳洲的有袋类动物更相似,尤其是袋鼠、考拉等双门齿目动物。正是由于这种形态的相似性,早前基于形态特征推定的演化关系认为小山猴应该和双门齿目的袋鼠和考拉更近缘,进而推测美洲小山猴应起源于澳洲。然而,本研究利用小山猴和其他有袋类动物的全基因组数据,表明小山猴应该是澳洲所有有袋类动物的姐妹群,也就是它和是澳洲有袋类有共同祖先但不属于澳洲有袋类。进一步的分析揭示,有袋类基因组有超过50%区域构建出的分子树跟真实的物种分化过程不一致,即小山猴反而跟某些澳洲有袋类之间的相似度要大于澳洲有袋类之间的相似度。早前观察的那些与真实物种发生过程不符的性状特征很可能是由于物种快速分化的过程不完全的谱系分选导致的。

  这些有冲突的基因组区域包含了上百个与神经系统、免疫系统、骨骼形态等相关的基因,它们可能与现今物种性状特征与物种发生历程之间的矛盾有关。研究推测,不完全的谱系分选所引发的祖先多态性的随机固定可能会偶然地导致两个亲缘关系较远的物种继承相同的祖先基因型,如果不同的祖先基因型会产生不同的形态特征,那么这样一来,就可能会导致远缘物种具有更加相似的表型。为了验证上述猜想,研究人员利用博物馆馆藏标本确定了小山猴的肱骨弯曲形态、脊柱棘突高度、门牙形态都是跟双门齿目的袋鼠和考拉更为相似。随后,研究团队再利用比较基因组学分析手段筛选候选基因,采用基因编辑技术对受不完全的谱系分选影响的基因建立小鼠实验模型。通过实验小鼠和野生小鼠的骨骼性状扫描结果的比较,研究人员证实了受不完全的谱系分选影响的基因型替换确实产生了符合预期的表型结果。

  物种性状的演化被认为是物种长期适应环境的结果:突变产生新的基因与新的性状,新基因通过繁殖扩散开来,有利于生存与繁殖的性状及其基因会被自然选择保留下来。在远缘物种中出现相同的性状,过去往往会用趋同演化来解释这样现象。然而,这一研究则揭示不同类群间相同性状的出现也可能是随机遗传了祖先性状引起的。同时,这一研究还证明,仅依靠部分基因、部分性状的溯源来构建物种关系树是不可靠的,全基因组数据才是重构物种发生历程的金标准。通过全基因组数据可以充分揭示不完全的谱系分选作为一种可能的机制来解释基因组物种树和表型变异之间冲突的现象。此外,本研究还综合了古气候地理,物种分化、形态、DNA等多方面证据来佐证有袋类物种演化进程。

  此外,近年来,测序技术的发展将基因组学研究带入了完美参考基因组的新时代。但本研究是基于二代测序技术的基因组完成的,这也提示我们不要过分追求新技术,而忽视了科学问题的重要性。

  该成果已于2022年4月20日以题目为“Incomplete lineage sorting and phenotypic evolution in marsupials”的论文在线发表于国际顶级学术期刊《细胞》(Cell)杂志,深圳华大生命科学研究院冯少鸿博士和中国科学院动物研究所白明研究员为论文共同第一作者,论文通讯作者张国捷教授近日以讲席教授身份加盟浙江大学医学院。冯少鸿博士现任浙江大学“百人计划”研究员。

  文章链接:
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【总投资2880亿元!#武汉城市圈#八市二季度集中开工重点项目670个】
4月27日上午,2022年二季度湖北省重大项目集中开工活动举行。记者梳理发现,武汉城市圈八市集中开工项目670个,总投资2880.14亿元。全球最大特殊铸管生产基地、顺丰“三大中心”、纺织服装全产业链平台……这些重点项目含金量、含新量、含绿量、含链量十足。
  #黄石#:开工项目93个 建成全球最大特殊铸管生产基地
  黄石市第二季度集中开工项目93个,计划总投资336.09亿元。其中,先进制造业项目41个,总投资175.07亿元;现代服务业项目9个,总投资30.64亿元;基础设施项目23个,总投资94.99亿元;生态环保项目3个,总投资3.9亿元;民生改善项目11个,总投资15.99亿元;现代农业项目6个,总投资15.5亿元。
  当天开工的黄石新兴管业绿色智能制造产业园项目总投资36亿元,新建形成年产100万吨铸管及50万吨铸件,新增产值70亿元。在该项目中,黄石新兴管业有限公司将以研发生产全球最大口径3米球墨铸铁管为引领,填补大口径铸管的空白,实现知识产权和装备国产化。将建成世界首条非焊环一次成型顶管生产线,成为全球球墨铸铁管产品规模最大、品种规格最全的专业化特殊铸管生产基地。
  #鄂州#:开工项目41个 顺丰“三大中心”名列其中
  鄂州市集中开工项目达41个,总投资263.3亿元,年度计划投资46.6亿元。
  华容区综合智慧能源项目是本次鄂州集中开工体量最大的项目之一,总投资50亿元,年度计划投资5亿元。项目建成后,对推动鄂州市能源管理体系现代化和城市高质量发展具有重要意义。
  鄂州作为武汉城市圈发展临空经济的主 战场,顺丰国际分拨、全球维修、跨境电商“三大中心”、综保区口岸作业区项目、日邮物流枢纽中心项目都在二季度的集中开工项目清单中,这五大项目总金额超过30亿元,位置都在花湖机场北侧。
  #孝感#:开工项目152个 总投资1044.6亿元
  孝感市二季度重大项目集中开工活动,新开工亿元以上项目152个,总投资1044.6亿元,年度计划投资271.8亿元。其中,先进制造业项目71个,总投资317.8亿元;现代服务业和现代农业项目11个,总投资87.7亿元;基础设施项目58个,总投资528亿元;生态环保项目4个,总投资5.3亿元;民生改善项目8个,总投资105.8亿元。
  现场开工的恒安集团年产30万吨高端生活用纸智能一体化项目,项目用地527亩,总投资50亿元。一期占地面积约416亩,新建年产18万吨高端结构型生活用纸纸机和普通新月形纸机生产线。二期占地面积约111亩,新建年产12万吨高端结构型生活用纸纸机生产线,配套建设自动化纸品深加工车间,智能化立体库。项目建成后将实现年产值100亿元,税收10亿元。预计可直接提供就业岗位200个,通过带动相关产业发展可满足800人的就业需求。该项目是2021年省重点项目,也是湖北省重点成长型产业集群中孝南区纸品产业集群的重点项目。
  #黄冈#:开工重点项目111个 前4个月月均开工项目超100个
  黄冈在武穴市宏源药业氟化工系列产品生产项目现场设立分会场,举行4月份重大项目集中开工活动。本月,黄冈集中开工重点项目111个,总投资249.9亿元。其中,过亿元项目73个,总投资225.7亿元,亿元项目投资占比超过90%。重点产业链项目85个,总投资206.6亿元,个数占比76%、投资占比83%。
  武穴市宏源药业氟化工系列产品生产项目占地面积800余亩,总投资35亿元。产业定位为高端原料药及特色医药中间体、锂电新能源材料两大板块。项目分两期建设,计划五年整体建成,项目投产后,年可实现销售收入45亿元,创利税4.5亿元。
  黄冈连续四个月,每月开工项目均超过100个,投资额均超过200亿,源源不断的项目,为发展聚势蓄能。
  #咸宁#:开工项目170个 总投资475.4亿元
  今年二季度,咸宁市计划集中开工项目170个,总投资475.4亿元,年度计划投资156.7亿元。其中:亿元以上项目120个,总投资446.5亿元;5亿元以上项目27个,总投资279.6亿元;10亿元以上项目11个,总投资188.2亿元。其中,重大产业转型升级项目97个,总投资240.9亿元;重大基础设施项目32个,总投资138亿元;重大生态文明项目8个,总投资29.2亿元;重大社会民生项目33个,总投资67.3亿元。
  年产50万吨马口铁包装新材料产业园项目是重大产业转型升级项目,分两期建设,一期占地100亩,新建2栋4万平方米的钢构厂房、1栋综合楼,新上年产25万吨马口铁包装新材料生产线,二期征地300亩,扩建马口铁包装新材料生产线。
  #仙桃#:36个项目集中签约 30个项目集中开工
  仙桃市在杜湖街道新能源新材料产业园举行四月份全市重大项目集中开工、集中签约活动,集中签约36个项目,总投资170.5亿元;集中开工30个项目,总投资175亿元。
  湖北鼎龙等36个项目集中签约,总投资170.5亿元,涵盖非织造布、新能源新材料、食品加工、智能装备制造、生物医药、服装加工、现代服务业以及校企合作、技术招商等产业领域。湖北东南佳等30个项目集中开工,总投资175亿元,涉及先进制造业、现代服务业、现代农业、基础设施、民生改善等领域。
  “研发在武汉,配套在仙桃,我们扎扎实实推进半导体材料产业化和规模化,顺应 政府发展布局,加速企业平台成长。”湖北鼎龙控股股份有限公司董事长朱双全表示,鼎龙将在仙桃投入10亿元,建设仙桃产业园,发扬创造创新精神,打造高新产业链,把核心材料制造能力再提升一个台阶。
  #天门#:20个项目开工 总投资55.25亿元
  天门市在岳口工业园湖北奈思化工科技有限公司项目现场,同步举行4月份重大项目集中开工活动,共有奈思科技、城镇整体更新示范工程等20个项目开工,计划总投资55.25亿元,涉及先进制造业、基础设施等多个领域。
  湖北奈思化工科技有限公司主要从事玻璃胶、发泡胶、防冻液、表板蜡、自动喷漆、脱漆剂、推进剂、绣花专用喷胶、多用途强力喷胶等产品的生产和销售。公司计划总投资5.3亿元,在岳口工业园征地75亩,投资建设湖北最大的玻璃胶、填缝剂及车用护理用品生产基地。项目预计2024年竣工投产,投产后可实现年产值3亿元,提供就业岗位170余个。
  #潜江#:拟开工项目53个 打造纺织服装全产业链平台
  潜江二季度拟开工项目53个,总投资280.6亿元,活动当日开工项目11个,总投资120.3亿元,涵盖先进制造业、社会民生、基础设施、现代服务业等多个领域。
  当天开工的华中纺织城项目,总投资108亿元,包含中伦云尚智城产业园、云尚智城产城融合配套及珑韵古街项目。其中,中伦云尚智城产业园项目总占地 638 亩,建成后可吸引近 300 家企业入园,致力打造纺织服装全产业链平台;云尚智城产城融合配套项目占地 446亩,主要建设文化娱乐、生活休闲、餐饮美食等产城融合配套设施,驱动产业发展与城市功能相互协调提升,实现“以产促城、以城兴产、产城融合”;珑韵古街项目主要建设以龙虾产业为本、休闲旅游为核、特色民居为根、荆楚文化为魂的文旅融合示范项目,致力打造集夜经济美食、文化商旅配套等全域旅游环境下的城市特色名片。https://t.cn/A6X7UzRS

关于万圣节直播
第一次看的是两人连线cut,是入坑mkkz的开始。对于mk的印象是他很帅其他都不了解,在这个直播中第一次见到kz。当时看到kz说"明天要上学的人不要勉强"以为mk是18岁明天还要上学的青年,是边工作边上学的童工,并且以为kz与mk年龄差有5年以上。由于这个直播他俩聊天断断续续,一直看着屏幕笑,所以感觉他俩好像没什么话聊(还没get到xql),但mk连续两次假装要下线的部分挺好玩的,没忍住录屏留在手机里。评论区在说他俩是xql,我在找不到什么树慎饭的情况下,抱着将信将疑的态度,继续看了别的mkkz物料。【那时候还不是很能完全认清百变的kz的脸,自己上推特找粮时会把慎柴饭误认为慎马饭hhh没忍住收了很多图,可能潜意识在告诉我他俩很配很对我胃口。】
第二次看cut。已经有些认同mkkz,但有抱着kz是不是单箭头的态度。对日本文化有一定了解后,认识到故意颠倒前后辈关系是关系好的体现。还有就是kz对mk的事情记得挺清楚的。对后面加入的搞怪男子浦老师提起了兴趣,随后开始去了解浪配,开始认脸。【还会找浦老师的搞笑视频看,发给身边的朋友看。并发现树是咻嘿的青梅竹马,发现这点的当天刚好四专宣传直播树很自然爬咻嘿身上去了】
第三次把后面四人连线的部分看了。咻嘿向树说了两次"因为是青梅竹马所以很喜欢"栽倒在树咻嘿坑里。还有一直关注浦马的互动
第四次开始从直播的第1s开始看,可能当时已经有成为马推的倾向,小马弹着自己的手指讲着关西人笑话,喝酒的叹气声都好可爱hh。一直喊着makoto,森户,希望一起直播555【其实到现在都弄不清楚,当时入群被问到"新人吹谁"我是迷茫的,迷迷糊糊地回答了"慎马?"】
第五次看是奔着三川去的,三川情比金坚!!(咻嘿一来mkkz就说要下线,还说把咻嘿踢出聊天室嘎嘎)
还有好多物料没看,cl开了也没怎么看,但这个直播我能再看好多次555
我真的好迟钝,像一个做阅读理解要重复看文章很多遍才能把题答出来的小学生


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