【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。

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用水果本身的糖分被酵母菌发酵成为酒精的酒,含有水果的风味与酒精。因此民间的家庭时常会自酿一些水果酒来饮用。如李子酒,葡萄酒,杨梅酒、猕猴桃酒等等。因为这些水果表皮会有一些野生的酵母,加上一些蔗糖,因此不需要额外添加酵母也能有一些发酵作用,但民间传统做酒的方法往往旷日费时,也容易被污染。所以外加一些活性酵母是快速酿造水果酒的理想方法。

好的果酒,酒液应该是清亮、透明、没有沉淀物和悬浮物,给人一种清澈感。果酒的色泽要具有果汁本身特有的色素。例如,红葡萄酒杨梅酒要以深红、琥珀色或红宝石色为好;白葡萄酒应该是无色或微黄色;苹果酒应该为黄中带绿;梨酒以金黄色为佳;猕猴桃酒以琥珀色为佳,桑葚酒紫色为佳。

各种果酒应该有自独特的色香味。例如,红葡萄酒一般具有浓郁醇和而优雅的香气;白葡萄酒有果实的清香,给人以新鲜、柔和之感;苹果酒则有苹果香气和陈酒脂香;猕猴桃酒有猕猴桃香气。

#祖占们维权有多难#
2021年七月份的时候 #反剽窃基金# 接到了@祖占占 的帮扶申请,随着申请发到基金邮箱的还有祖占自己做的调色盘。
不久之后,我开始对两本书的阅读。
祖占所著《越过时间拥抱你》讲述的是一个风姿绰约的少妇来到闭塞保守的江南小镇开了一家面包店,房东的儿子高中学霸宋小雷对她想入非非难以自持,在两人克服重重阻力相知相爱的过程中揭开了少妇不堪回首曾被孩子生父侵犯的过往,女主在少年男主的陪伴和鼓励之下挥别过去,谱写出一段跨越阶级和年龄的旷世之恋,全篇三十余万字。《小南风》通篇只有十三万字,讲述的同样是一位美丽的开旗袍店的少妇在小镇居民世俗的眼光里艰难生活,学霸少年不畏人言与之相知相爱,谱写了一段跨越阶级和年龄的爱恋。(注:此处只是对两个故事的简短总结,题材相似并不能作为判定抄袭的依据。)

阅读完这两部作品我陷入了深深的迷茫——站在读者的角度我觉得《小南风》一书中绝大部分的元素,包括故事背景、架构和讲述的脉络均来自于《越过时间拥抱你》,甚至小说中塑造的人物均能与《越过》一书一一对应。所不同的是,祖占的作品用两条叙事线索,一条是女主和少年,另一条用了大量篇幅描述女主与嫁入豪门被孩子生父侵犯的过往,而《小南风》一书,则基本舍弃了这一条线,完全按照女主和少年的感情线来讲述。更使我惊讶的是两部小说没有任何两个完整的语句是完全重合,及时最接近的情境之下语句的描述和对白也有着细微的差别:在两个女主要求自己的孩子叫男主哥哥的时候,《越过》男主纠正:叫舅舅;《小南风》男主:叫叔叔。
是否帮扶祖占这个决定必须十分慎重,一旦出现过度维权的情况,不仅伤害到基金的公信力,对《小南风》的作者也是极不公平的,对任何作者而言,涉嫌抄袭都会极大损害到个人的名誉。
针对这两部作品我们内部展开了数次讨论,并专程拜访政法大学@政法朱巍 老师请教疑问,与著作权专家@赵虎律师David 以及基金管委会成员@岳屾山 律师也多次开会进行探讨,然而结果都是徒劳的,在没有阅读完两本书、没有抽丝剥茧对情节人物和架构进行分析的前提之下,我们的讨论显然不可能有结论。
此时,祖占再次向基金负责全要素审查的“小反”欣姐发来消息,称自己因为整理调色盘而焦虑失眠,几近崩溃。
对任何的著作权侵权案件而言,举证都是一个难点,原告必须反复阅读两部作品,清晰的描述且标注出涉嫌抄袭的部分详细信息,这对任何人而言都几乎是不可能完成的事情,对于像《小南风》和《越过》这样通篇找不到相同语句的作品,举证更是难上加难。我猛然想起我当年的诉讼举证正是得到了网络上读者们的无私援助才得以顺利完成,于是提出是否组建一支专门的阅读比对志愿者团队来帮助当事人的举证工作,以及撰写出读者视角的阅读报告,作为基金管委会老师们做出帮扶决策的依据。
在政法大学朱巍老师的帮助之下,志愿者网络很快搭建起来,赵虎律师集中做了几次培训之后,进入到志愿者阅读比对阶段。
二十四名志愿者经过一个月的比对和分析,提交的比对报告百分之百地认为《小南风》涉嫌抄袭《越过》。
在将志愿者的阅读报告提交给管委会之后,10月11日,我们乘坐高铁去探访祖占。
早上九点从南站出发,见到她已经是下午。她在路边等待我们。
由于是下午,小区里没有多少人,我们边走边聊,听她介绍家庭和举证的情况。
正如祖占在她的博文中所讲,这五年来她过的非常不好,在向平台举报无果后,很长的时间她沉浸在“我该怎么办”以及“为什么要抄袭我的作品”这样的恶劣情绪当中不能自拔。
按照原来的规划《越过时间拥抱你》出版之后,她原本可以乘胜追击,借着积攒的人气继续创作,然而从那以后她再也没有发表过任何作品,即使一部已经完成的作品也只是静静躺在电脑里,不敢轻易在网络平台发表,生怕再次遭遇到被“抄袭”的困扰。她很感谢家人对她的理解包容和帮助,把她从抑郁的边缘拉回到正常生活的状态,然而她说这些年有一个问题她始终想搞清楚:《小南风》到底是否构成对《越过时间拥抱你》的抄袭?是否她应该发起诉讼?
我对她说,既然是诉讼,有可能法院会认定侵权,也有可能会认为这不是侵权,你是否想过自己可能会打输?
我记得她说,不论输赢与否,都会使得困扰她多年的困惑得到一个确定的回答,如果赢了,她希望过往煎熬的困扰和伤痛可以淡忘,得到公平和道歉;如果输了,她也愿意服从法院的一切判决,并且希望可以通过对她这个案件的拆解和传播,让更多的网络作家清晰的知道思想和表达的界限究竟是在哪里,同时希望更多像她一样遭受抄袭困扰的作者能够勇敢地为自己发声,维护权益。
就是有些人会经历一些大部分人都没有经历过的事情,感受到格外的痛苦,当你走完这段路程再把这些经历讲出来,它就不再仅仅是你的一段经历,是经验。所谓经验就是你花费时间精力耗费掉许多生命的能量为那些迷茫的人所蹚出来的一条路。
在过去的一年里,反剽窃基金接收到了一百多人次的咨询和求助,讲真心话,以基金目前的条件并没有能力去帮扶每一个求助人去做诉讼,我们只能通过帮扶一些及其典型的案例将那些著作权法律之光还没有照耀到的角落推到阳光底下,通过在实践中不断地探索推动法律进一步完善,以及不断地发出声音来倡导社会对著作权的尊重,使得今天困扰许多创作者的抄袭问题可以迎刃而解。


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