【新甘肃】纪事|探究白牦牛变白的奥秘——兰州大学与中国农科院兰州牧药所研究揭秘进化来源

新甘肃·甘肃日报记者 王朝霞 王思璇 张燕茹

甘肃天祝藏族自治县,白雪皑皑的马牙雪山下,广袤的抓喜秀龙草原上,全身毛色纯白的白牦牛成群结队,怡然自得地漫步、吃草。

“天下白牦牛,唯天祝独有”,天祝县是世界上白牦牛唯一产地。天祝白牦牛是中国一个珍贵而特异的地方牦牛良种,2012年获得原农业部农产品地理标志认证。

天祝白牦牛。甘味品牌中心供图

相较于常见的黑牦牛,白牦牛在古代藏族神话中被尊为“神牛”。白牦牛是从何演化而来的?白牦牛的毛色为什么是白色?

备受科学上困扰的白牦牛毛色之谜,日前得以揭晓。兰州大学与中国农业科学院兰州畜牧与兽药研究所的科研团队通力合作,揭示了家养牦牛广泛遗传渗入导致的表型变异。这一发现科学阐述了白牦牛的演化过程,家养黑牦牛和花黄牛的种间杂交产生了花牦牛,而花牦牛再经过遗传变异产生了白牦牛。相关研究成果以《Evolutionary origin of genomic structural variations in domestic yaks》为题近日发表于国际学术期刊《Nature Communications(自然通讯)》上。

寻找白牦牛的身世之谜

“众所周知,家养牦牛是人类由野牦牛驯化而来。我们2020年启动了此课题的研究,一开始并不偏重牦牛毛色表型,主要是研究牦牛对高海拔严苛环境的适应性背后的遗传机制。”科研团队主要负责成员、兰州大学生态学院博士研究生刘鑫锋向记者介绍,牦牛作为青藏高原的原生物种,对研究人类和其他高原动物适应极端环境具有重要的参考价值。

家养牦牛95%左右的群体主要分布在中国,其余群体分布在印度、尼泊尔、蒙古国以及俄罗斯的西伯利亚等海拔3000米以上的地区,包括喜马拉雅山脉和青藏高原。它们已经适应了稀薄的空气和严寒的气温,能够在极端条件下生存。部分家养牦牛品种也适应低海拔(如2000米左右)的较高温度地区生活。

甘南玛曲牦牛。

兰州大学生态学院刘建全教授前期带领课题组公布了世界上第一个牦牛的参考基因组,紧接着又对家养牦牛的驯化历史进行了深入研究。研究发现家养牦牛是由野牦牛驯化而来,驯化时间约在7300年前。因此,牦牛的驯化至少是全新世早期。黄牛主要在约8000年前至1万年前的近东地区被驯化,驯化后的家养黄牛跟随人类来到青藏高原的时间应该不早于4000年前。由于黄牛与牦牛没有生殖隔离,因此,在自然或者人为干预下,黄牛可与牦牛发生杂交。随着这种杂交的频繁发生以及后期的选择导致了它们各自表型变异和适应新的生境。

由于这种频繁的杂交渐渗,导致研究人员对牦牛的适应和驯化的遗传机制分析存在一些难度。针对以上问题,兰州大学刘建全教授的课题组与中国农科院兰州牧药所阎萍研究员等专家合作,通过近30年的野外采样和野外科学考察的数据积累,取得了大量一手研究材料。结合考察期间记录的表型数据,基因组学数据以及分子功能实验的数据对牦牛的演化历程进行了深入分析。

研究发现,近90%的家养牦牛都存在来自黄牛的基因渐渗,这些来自黄牛的遗传渗入是导致不同品种家养牦牛表型变异的重要遗传基础和分子标记。例如,家养花牦牛是由家养黑牦牛与花色黄牛杂交引入来自花黄牛相应的基因组结构变异。有趣的是,他们发现这种渗入随后引发了新的遗传突变,导致了纯白牦牛的出现。因此,人类将黄牛引入到青藏高原,家养牦牛和黄牛在共同放牧过程中,主动或被动的种间杂交导致了花牦牛的出现,花牦牛再通过自然突变产生了白牦牛。这些发现揭开了白牦牛的身世之谜。

科研成果总结图。

“所以说,白牦牛并不是突然出现的,而是经历了一系列复杂的遗传突变过程。”刘鑫锋说,在采样过程中发现,牦牛颜色的变化远比他们想象的要丰富。除了黑色和白色之外,还有棕色、青色等。

此外,在家养牦牛群体中排除黄牛的基因流之后,他们发现与神经发育和大脑发育相关的基因在家养牦牛驯化过程中起到关键的作用。这些结果表明人们在最初牦牛驯化的过程中,控制牦牛的攻击性、温顺性和社交性的遗传变异及其表现出来的表型是最为主要的驯化目标。

“人类驯化野牦牛,将其变成家养牦牛,需要它们变得温顺、适应群养等。最初选择或进化出来的个体,是具有这些表型特征的。”刘鑫锋进一步解释,这些基因主要与神经系统发育相关,比如,家养牦牛的头部明显比野牦牛较小,头部的大小可能与神经发育有关,从而使家养牦牛更易接近人,而不像野牦牛那么暴躁。

课题组还发现,来自黄牛的大量结构变异在家养牦牛适应低海拔环境方面发挥关键作用。同时,在适应高海拔环境时,大多数青藏高原黄牛也获得了家养牦牛适应高原的等位基因,这种双向的基因渗入对牦牛和黄牛的环境适应性具有重要影响。

合作草原上的黑牦牛、黄牛、花牦牛等。新甘肃·甘肃日报记者张子恒 摄

野外考察采样时有惊险

研究牦牛,必须深入青藏高原腹地,考察牦牛、接触牦牛、观察牦牛及采集取样。

兰州大学生态学院刘建全教授带领的进化生态学课题组与中国农科院兰州牧药所阎萍研究员所在的牦牛资源与育种团队,在此项科研过程中,除了大量查阅文献,无数次实验室试验,沉下心来坐“冷板凳”,还需要到野外考察及采样。

一次,兰州牧药所阎萍研究员在西藏科考时,骑马过河,河水冰冷而浪急,河床坑洼不平,马儿抖动难行,颠簸摇晃中,阎萍从马身上掉下来,波涛汹涌,惊惧中她本能地抓住了马尾巴,才被拖上河岸,有惊无险。事后想起来,有些后怕,青藏高原无人区,最怕受冷感冒,会引发要命的高原肺气肿、肺水肿。

“20年前我们到青藏高原地区找牦牛,零下20摄氏度,当时没有保暖的防寒服、羽绒衣,只能买件几十元的黄色军大衣,算是很奢侈了。”兰州牧药所牦牛资源与育种创新团队首席科学家郭宪研究员回忆,人冻得抖抖瑟瑟,还得到牧场上去找牦牛,经得牧民同意,亲自去抓牛、采集血液、牛毛等样本。

由于牦牛体型较大,难以控制,科研人员去“抓牛”不好抓。即便是性情温顺的牦牛,见到陌生人去抓它,东躲西藏,不好近身;遇到脾气暴躁的牦牛,需要直接接触牛身体,可能会造成牛的应激反应,牦牛甚至会低头竖起尖锐的牛角,向科研人员冲撞过来……

采样现场。

随着科研经费增加,科研团队付费请牧民“抓牛”,他们再进行采样。牧民与牛群朝夕相处,抓牛技术也很娴熟,为科研人员采样提供了便利。

科研人员进行活体采样时,相对简单易行。比如对牦牛进行体型测量、体重称重、抽血、皮肤毛囊、毛绒抓取等,他们通过采集牦牛俯视、侧视、正视的深度图,来提取体尺关键点,计算体尺指标,并用于估计牦牛体重。

以前称牦牛体重时,需要他们将牦牛抓起来,四只蹄子倒吊着称量。或者科研人员将牦牛赶到台秤上,抱着牦牛一起称重,随后减去自身体重、得出牦牛体重。但也有意外出现,一次,一头牦牛发怒,一尾巴甩打过去,将一位科研人员的小腿弄骨折了。

随着生物研究的发展和采样经验的不断积累,家养牦牛的体高、体长、胸围等的体尺指标需科研人员亲手用尺测量,而体重指标则要将牦牛逐一驱赶至一个特制的、含称重装置的电子化称重区域中,记录下重量。目前还有红外线、感应器等人工智能,使牦牛采样更为便捷而精准。而进行解剖采样时,有时也遇到过凶险。一次,牧民家的一头牦牛将被屠宰,科研人员在旁等待屠宰后再取其样品。即将被屠宰的牦牛,似乎感到了死亡的到来,竟然挣脱了拴牛绳和人们的按压,狂奔中将旁边工作人员撞倒踩伤。

科研人员深入牦牛群。

即便如此,采集家养牦牛样品相对比较容易。对于观测野牦牛,“可遇而不可求”。如今随着人类发展,野牦牛的分布区迅速缩小且破碎化,仅在青藏高原无人区可以寻见它们的踪迹,主要生活在西藏的羌塘国家级自然保护区。通常科研人员科学考察时,经得保护区同意后方可进入,野牦牛充满野性、性情凶猛,与藏羚羊、狼、藏野驴等野生群体生存,往往很难靠近。

“有一次在格尔木,远远看到两三头野牦牛跑着,体格高大,看上去强壮。”兰州牧药所吴晓云博士介绍,正常情况下,野牦牛会找野牦牛,家养牦牛会找家养牦牛,但也有例外的情况,若是有雄性野牦牛在争夺雌性野牦牛的打斗中失败,那么,它就会被驱赶出野牦牛群,成为牧区里的流浪野牦牛,这只落单的野牦牛会混进家养牦牛中,改良其品种。

幸运的话,科研人员可遇到因老、弱、病等自然死亡的野牦牛,经过保护区报备批准,采集到一些宝贵的研究样品。

科研团队通力合作,通过近30年的野外采样,完成了家养牦牛所有品种的采样;也通过多次到青藏高原无人区进行野外科学考察,对自然死亡野牦牛进行了材料收集,有20余头野牦牛能成功提出完整的DNA,供基因组分析;并在多年的国际合作中,对分布于青藏高原之外的欧洲野牛和美洲野牛进行了材料收集,开展了基因组测序和重测序等研究。

野外采集野牦牛样品和各种家养牦牛。

科研的创新点及价值意义

这项科研工作,科研团队投入了大量精力,倾注了许多心血。研究期间,他们往往熬夜到凌晨两三点,天亮一大早又来实验室。

研究过程中,有时彼此也存在分歧。研究人员通过展开热烈讨论,越辩越明,越辩越清。

起初,科研团队虽然按照传统分析方法得到了研究结果,但随着课题研究的深入推进,他们在阅读文献中,发现有文献记录:白牦牛可能是含有黄牛的遗传渗入。这让他们眼前一亮,沿着这条线索,他们重新深入挖掘白牦牛是否真的有黄牛的基因渐渗?如果有,渐渗的具体基因组序列以及这些序列是如何行使其功能的?渗入过程中,基因组上大片段结构变异,究竟是哪一段序列在起核心作用?这些疑问,都是他们下一步研究的方向和重点。当然,这种未知性,主要受当时样本数量,测序技术以及分析方法的限制。

科研人员在做试验。

于是,他们利用最新测序技术和大规模的样本以及分子功能实验,对白牦牛的身世进行了深入分析。

“幸运的是,我们的分析不仅证实了前人的结果,而且发现了导致白牦牛毛色变白的遗传机制。这既是一种继承,同时也有新突破,这些发现让我们非常兴奋!”刘鑫锋深有体会地说。

科研道路是艰难而曲折的。研究过程中,有时停滞不前,有时推倒重来,有时甚至会半途而废。科研讲求严谨、精细,不能有半点差池。

比如,他们研究时,某头牦牛是从青海采集的样品,应该属于青海牦牛特性,而在试验过程中发现,各种信息表明该牦牛与西藏牦牛有关系,但重新询问采集样品的牧民时,他们也不记得是青海牦牛还是西藏牦牛。于是,又得重新采集西藏牦牛样品去研究相关遗传信息。

科研团队开展讨论研究。新甘肃·甘肃日报记者 王朝霞 摄

探赜索隐,钩深致远。科研团队研究表明,牦牛和黄牛在青藏高原上构成了一个非常独特的复杂进化系统,涵盖了三个重要进化驱动因素:环境适应性选择、人工选择和物种间的杂交渗入,这项研究创造性地对它们进行了区分,从而为鉴定重要表型变异的遗传基础奠定了基础。三个进化过程实际上也贯穿了其他家养动植物重要表型的进化变异,将来仍值得对它们进行有效区分、用以鉴定相关表型的重要遗传基础和基因资源。在当今基因编辑和转基因高技术育种时代,种间远缘杂交仍应该作为培育满足气候变化和人类需求新品种、甚至新物种的重要手段。

白牦牛牛群。图片除署名外均由受访者提供

此项研究以牦牛为主要研究对象,整合其他牛属物种的基因组数据,通过结合基因组数据、表型数据和分子与生化功能等数据共同揭示了基因组结构变异在牦牛每个进化过程中扮演的角色。这将为人们对等位结构变异如何影响表型变异以及如何应用这些结构变异提供了理论依据。同时,利用本研究已经获得的结构变异和其他遗传变异,可进行分子辅助育种,能快速和高效筛选白色、无角等重要表型的牦牛;同时也能通过分子标记选择优异的野牦牛和黄牛个体,进而提高家养牦牛生产性能和经济价值。

劝愈赵品三七年瘫症
朝阳县境内北四家子村有个鳏夫赵品三(名万金),男,一九零五年三十五岁,已患瘫症七年了。是年二月,请凤仅先生讲病,先生说:"晚上灯下不观色,看不出是什么性,不过遇合到一起了,我就给你说说吧。你这个人若犯过,不过十二、三天,准遭到惩罚。"他不很信这话,他又问:"病怎样能好呢?"先生说:"古人讲'明心见性',怎算明心呢?你心里把个人的道都会了,都明白了,才算是明心。怎算见性呢?得知道自己的秉性。什么色,什么味,发动的时候有多么长的劲,才算是见性。能明心见性,病就好了。"
第二天先生领些人到他家讲病,问赵品三:"你找着你的性了没有?"他说:"没有。"先生说:"你是木土水性,发动的时候,是黑色、咸味。"品三说:"这可对,太对了。"他似乎深有所得。
吃饭时,嫂子把筷子往桌子上一扔,都掉在炕上了。品三的心里不乐意,禀性就发动了,他只觉得禀性像一股黑气似地,从下边往上,升到和眼睛一般齐了,他惊异地叫道:"啊!好个小鬼,还是你呀!你又来了!"他这么一说,只觉得黑气刷地一下落下去了,他就大笑起来。先生也笑,旁人都发愣了,问道:"你怎么的了?"他说:"我把小鬼扯着腿摔死了!"品三拍着巴掌跳下地去,给大家一边磕头一边说:"天赦洪恩了!"先生在旁边不住地笑着说:"又扒拉出来一个!"旁人也不知说的哪里话。他乐着乐着就大哭起来,他乐的是仰卧床上,欲动不能,欲死不得的七年瘫痪,竟一跃好了;他哭的是病中的痛苦,家庭的窘状,环境的刺激。先生说:"别往那边想,你往这边寻思。"他寻思好病的这一边,又哈哈地大乐起来了。当着哭乐的时候,品三觉得后腰眼往外冒着黑气,冒着冒着,只觉得噗的一下子,没有声了,没有色了,没有动作了,七年的瘫痪便从此好了。
赵品三后来跟随凤仪先生到东省兴办女子义学。一九四四年逝世于昌图县亮中桥道德新村,终年七十岁(笔者曾亲闻赵品三讲述其愈病之经过)。 https://t.cn/E29vsH6

【流淌在检察血脉中的红色基因】河北阜平是我党我军历史上创建的第一块敌后根据地——晋察冀抗日根据地的首府,河北省人民检察制度在这里萌芽。生长在这片红色热土的检察官们早已把红色基因融入到检察血脉中,他们聚焦未成年人权益保护开展“护航少年”工程,为孩子们的明天保驾护航;发挥公益诉讼检察职能,扎实开展英烈保护和“燕赵山海·公益检察”专项监督,守护红色资源和绿水青山……11月7日,在人民检察制度创立92周年之际,请跟随我们一起走进革命老区,感受新时代阜平检察人朴实无华守初心、默默实干显担当的动人风采。


发布     👍 0 举报 写留言 🖊   
✋热门推荐
  • 第3⃣️天睡到自然醒去吃早饭而后回房间继续睡度假该有的样子总该是要有的下午出门奔去了IMAGO本想疯狂购物柜姐告知周五有返券活动️600马币可返120马币有便宜
  •  ST天马(002122,2.64,-1.49%)1家联合体提交重整投资方案10月11日公告,在规定的报名期内,衢州智造祈爵企业管理合伙企业(有限合伙)和博厚明
  • 而在公共艺术展区,今年大艺博的公共艺术项目,主创艺术家冯晓峰、肖继平同样以2020年的特殊符号”绿码“为创作元素,邀请武汉市民共同参与,用上千武汉人的健康符号
  • 等待不仅需要耐心,重要的是在逼迫中隐忍、在淬炼中积淀,在孤寂中坚持,一鸣当惊人,一飞定冲天。[加油]不要在享乐中丢了追求,不要在迷茫里失去自信。
  • 就不应该点进来吃瓜,你们一口一个op真的会觉得很晦气,明明你们22年的卡面像原神20年的立绘,为什么会一直在骂原神的玩家?#百合圈交友中心##艾因钟离#绘旅人你
  • ]最适合末法众生改命的一部经典,有时福报不够财神来了都帮不了,而此部经典可以读诵此经,传播此经,对人解说,所有业障消除,可见此经是古代皇家之密中密,一般的人是碰
  • 除了能将甘苦滋味融于一身的茶,还有什么,可以用味觉完成对世间更好的总结?茶的写意,方寸之间,只留下了平静与洒脱。” 根据这个授记,凡是与法王结缘的人都可以往生极
  •   去年,当决定做一番农产品上行的事业时,何婷的团队一拍脑门,做了款小程序,搜罗各种广西土货在线售卖,被横州人称作“玉米大王”的秦宗暖是她试图发展的第一个客户。
  • ”农业银行江苏苏州分行网络金融部、数字人民币创新实验室副总经理黄晓冬表示,在上述普惠数字人民币贷款中,当天企业收到后就支付到了上游供应商的对公钱包,整个过程没有
  • 走不出回忆的可能只有我们 年纪大了好吃情怀啊 即使并不完全是我的青春 之前做活动也是,xx合体永远是最能戳中大家心里的点,即使可能是后来才了解一切的人,也会为
  • #阿派验证发布寻猫信息#日期:10月11日地点:广州市越秀区东川路青龙里小区动物情况:全身白毛,头顶一小撮黑毛,比较怕人联系方式: 请见评论广州阿派提醒您,养宠
  • 实际上今天的盘面走势已经算是很强了,经过三天的流出北上资金今天回流,也给市场注入了信心和确定性,目前市场最大的问题不是缺钱,而是没有方向,中通客车的倒下也意味着
  • 周四早上7点我被page了就起来看 毛毛啥也没吃并且又吐了 看起来真的很不舒服了但还是过来贴贴我 我就开始一家一家医院打电话 问能不能walk in 结果都满了
  • 评分:88分2.2015 Beringer Vineyards Cabernet Sauvignon来自纳帕的赤霞珠,基本上一下就猜到了,非常热烈的感觉,也很甜
  • 经过仔细思考,富兰克林为自己定下了十三个具体的德行目标:节制,慎言,秩序,决心。诚实能赢得别人的信任,勤勉能最大限度的利用自己所有限的时间去完成自己想要的事情。
  • 先天是自然态S的本X流露,或叫人事物的本体原S功能,但人是社会的人,人事物都会进入后天,当先天人事物接触外界与外界发生关X以后,必然会随着外界环境的B化而B化,
  • 也许是汪曾祺笔下的“家人闲坐,灯火可亲”也许是林清玄笔下的“秋日薄暮,用菊花煮竹叶青,人与海棠俱醉”也许是沈复笔下的“雪夜里,生暖炉,促足相依偎”但于我们,它更
  • 你错了[doge]使用120W(甚至200W)快充的手机,大多数是USB 2.0方案。可以确定一点,全世界唯二支持200W快充的手机型号都是USB2.0[二哈]
  • 劉宇寧做自己的光|劉宇寧蔣俊豪劉宇寧一念關山|劉宇寧寧遠舟#刘宇宁一念关山# #刘宇宁宁远舟# #摩登兄弟[超话]# 我愛在曠野裡看夕陽,聽風吹來的方向;想像那
  • 今天的妆温柔又很日常杏仁奶咖就是属于秋天的颜色吧~再穿个浅色毛衣韩系秋日慵懒感瞬间就拿捏啦依旧是柔雾感的野生眉毛k眼妆:-眼影用浅咖色打底,要带到卧蚕上哦,然后