我科學(xué)家金絲猴測(cè)序成果刊登國(guó)際期刊(遺傳學(xué)有哪些實(shí)質(zhì)性的突破？)

我科學(xué)家金絲猴測(cè)序成果刊登國(guó)際期刊

2016年08月27日訊 異國(guó)情調(diào)和色彩斑斕的金絲猴，整日在中國(guó)、緬甸和越南山區(qū)森林的樹梢上覓食。雖然這一瀕危物種的分布一度曾非常廣泛，但是僅限于片段化和高海拔（4500米）的山地森林，從而使得它們成為進(jìn)化生物學(xué)家的一個(gè)吸引人的研究熱點(diǎn)，來揭示隱藏在它們適應(yīng)性背后的遺傳學(xué)機(jī)制。

現(xiàn)有五個(gè)物種具有不同的人口普查規(guī)模，是公認(rèn)的：R. roxellana，川金絲猴，共計(jì)約25000只；R. brelichi、灰金絲猴（800只）；R. bieti，黑色或云南金絲猴（2000只）；R. avunculus，超罕見的Tonkin金絲猴（200只）和R. strykeri，緬甸金絲猴（300只）。

在最近的一項(xiàng)研究中，中科院動(dòng)物研究所的李明（Ming Li）研究員和諾和致源的李瑞強(qiáng)（Ruigiang Li）博士等人，已經(jīng)測(cè)序、組裝和分析了來自四個(gè)金絲猴瀕危種的38只野生金絲猴的基因組突變（來自42只金絲猴的基因組圖譜：27只金色、4只灰色、2只緬甸和9只黑色），這是類人猿之外的最大的靈長(zhǎng)類動(dòng)物基因組學(xué)研究。這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在國(guó)際分子生物學(xué)和進(jìn)化領(lǐng)域的權(quán)威期刊《Molecular Biology and Evolution》。

相比較其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物，他們?cè)诓煌慕鸾z猴當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了相同數(shù)量的有害突變，以及減少的遺傳多樣性，這表明它們?cè)馐芰藝?yán)重的種群瓶頸或可能的近親繁殖。研究人員重建了它們?cè)谶^去200萬(wàn)年的進(jìn)化史，包括主要的氣候冰川運(yùn)動(dòng)、地質(zhì)（西藏高原隆起）和可能驅(qū)動(dòng)種群隔離和種群分布的消退。

在一個(gè)物種--黑色金絲猴中（在野外發(fā)現(xiàn)了約2000只），他們發(fā)現(xiàn)了一些低氧相關(guān)基因，可讓它們比其他任何非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物能夠在最高海拔繁衍（在長(zhǎng)江和湄公河之間的狹窄區(qū)域，海拔高度3400米至4500米）。盡管要面對(duì)低溫、缺氧和在冬季的冷凍溫度中尋找食物的相關(guān)挑戰(zhàn)。

這項(xiàng)研究首次仔細(xì)分析了這種瀕危的靈長(zhǎng)類動(dòng)物，揭示了這種罕見的靈長(zhǎng)類動(dòng)物的遺傳多樣性、人口分布和適應(yīng)性。

李明研究員主要從事瀕危靈長(zhǎng)類保護(hù)生物學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)研究。研究興趣主要集中在我國(guó)瀕危靈長(zhǎng)類（以疣猴亞科為主）的保護(hù)基因組學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)、行為生態(tài)學(xué)等方面。在有關(guān)金絲猴等疣猴亞科的演化歷史、譜系格局、適應(yīng)性進(jìn)化、行為生態(tài)以及保護(hù)管理等方面進(jìn)行了深入的研究。

2014年11月，李明課題組和諾禾致源共同合作，在國(guó)際上率先完成了金絲猴的基因組序列圖譜的構(gòu)建，為解析金絲猴適應(yīng)植食性的分子機(jī)制、系統(tǒng)發(fā)育和進(jìn)化提供了遺傳基礎(chǔ)，該研究成果于2014年11月2日在線發(fā)布于國(guó)際著名期刊Nature Genetics上。

遺傳學(xué)有哪些實(shí)質(zhì)性的突破？

ENCODE計(jì)劃（ENCyclopedia Of DNA Elements）又稱人類基因組DNA元件百科全書計(jì)劃，是2003年在人類基因組計(jì)劃完成之后緊接著的又一個(gè)大型國(guó)際科研項(xiàng)目。我們可以認(rèn)為ENCODE計(jì)劃是人類基因組計(jì)劃的后續(xù)。ENCODE計(jì)劃推出的背景是人類基因組計(jì)劃耗時(shí)十幾年唯一的成就就是得到了人類基因組99%左右的DNA序列，而已知的序列并沒有幫助我們解決很多基因組學(xué)存在的問題。從簡(jiǎn)單的ATCG序列出發(fā)，我們想要知道的還有很多很多，最直接的一個(gè)問題就是那些序列是怎么劃分的成一個(gè)一個(gè)基因和調(diào)控序列的，它們分別有什么功能，基因組中是不是還有很多我們不知道的元件。這就是ENCODE計(jì)劃要回答的問題，比基因組計(jì)劃要難得多?；诋?dāng)時(shí)對(duì)人類基因組計(jì)劃的認(rèn)識(shí)以及研究手段和經(jīng)費(fèi)的有限，科學(xué)家們又提出了modENCODE計(jì)劃，也就是模式生物基因組DNA元件百科全書計(jì)劃。這里的模式生物主要包括了秀麗隱桿線蟲、果蠅和小鼠。由于在遺傳學(xué)等其他傳統(tǒng)領(lǐng)域，人們對(duì)模式生物的了解更深，并且模式生物的基因組更小或者更簡(jiǎn)單，modENCODE計(jì)劃使用更少的資源投入來給ENCODE”打頭陣“。整整10年之后，2012年下半年，ENCODE項(xiàng)目基本結(jié)題。《自然》雜志的9月6日出了ENCODE計(jì)劃的?？橇司哂写硇缘亩嗥撐?。后續(xù)刊登在各大國(guó)際期刊的ENCODE計(jì)劃資助的科研論文不下百篇。
這十年的研究揭示了人類基因組的冰山一角，得出了很多令人吃驚的結(jié)論。例如，我們?cè)缇椭廊祟惢蚪M只有不到2%的序列編碼蛋白質(zhì)，10年以前我們認(rèn)為基因組剩余的序列大多是進(jìn)化過程中產(chǎn)生的”垃圾“。但是這解釋不了為什么人類全部編碼蛋白的基因和黑猩猩只有不到1%的差別卻造就了兩個(gè)截然不同的物種。ENCODE計(jì)劃的相關(guān)研究用事實(shí)證明人類基因組剩余的”垃圾“序列至少80%其實(shí)是有功能的，其中包括了大量的非編碼RNA和轉(zhuǎn)座子，這在秀麗隱桿線蟲和果蠅等低等生物中是不存在的現(xiàn)象。大量的非編碼RNA的發(fā)現(xiàn)提示我們這些不翻譯成為蛋白質(zhì)的RNA分子可能有著比翻譯成蛋白質(zhì)的小部分RNA更重要的地位，他們可能參與或主導(dǎo)了極其復(fù)雜的調(diào)控，最后決定人類大量表達(dá)這個(gè)蛋白而黑猩猩大量表達(dá)另一個(gè)蛋白。而大量轉(zhuǎn)座子的發(fā)現(xiàn)提示其實(shí)我們身體的每一個(gè)細(xì)胞的基因組在我們一生中一直在變化，并不是固定的，細(xì)胞彼此之間可能就有著不同的動(dòng)態(tài)基因組，而這有什么巨大的意義，誰(shuí)都還不知道?？茖W(xué)界普遍的認(rèn)識(shí)是，ENCODE的這個(gè)”結(jié)題“只是項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)層次的。而從科學(xué)角度，這只是階段性甚至是初步成果。你可以理解為十年間，ENCODE計(jì)劃只是差不多完成了這本百科全書封面、目錄和提綱。

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