Nature封面故事:东南亚猩猩基因组完成测序

【字体: 时间:2011年01月28日 来源:生物通

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  近日由美国华盛顿大学医学院的科学家领导的一个国际科研小组完成了对一只苏门答腊雌猩猩的基因组测序,并以此基因组为参照进一步获得了另外5只苏门答腊猩猩和5只婆罗洲猩猩的短序列数据。

  

    生物通报道  近日由美国华盛顿大学医学院的科学家领导的一个国际科研小组完成了对一只苏门答腊雌猩猩的基因组测序,并以此基因组为参照进一步获得了另外5只苏门答腊猩猩和5只婆罗洲猩猩的短序列数据。在新研究中科学家们发现了一些关于类人猿包括人类的神秘进化线索,并解析了苏门答腊猩猩和婆罗洲猩猩的遗传多样性。相关研究论文发布在1月27日的《自然》(Nature)杂志上。

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   “研究结果表明猩猩比人类呈现更大的差异性,”论文的首作者、华盛顿大学基因组中心的进化遗传学家Devin Locke说道:“我们发现在婆罗洲猩猩和苏门答腊猩猩中存在明显的多样性,然而我们尚不确定在持续广泛的森林砍伐影响下,这种多样性水平还能否继续维持下去。”

    在新研究中科学家们在猩猩基因组中鉴别了1300万个单核苷酸多态(SNPs)。这一宝贵的资源数据不仅有助于自然资源保护学家估计野生和圈养猩猩的遗传多样性,还将帮助他们根据猩猩的遗传健康健康状况制定猩猩亚群的优先保护策略。

    在进一步的研究中,研究人员惊讶地发现猩猩基因组的进化速度慢于人类和黑猩猩基因组,这些猩猩基因组数据不仅为进化树增添了更多的信息,还促使科学家们更深入地了解了人类从类人猿分离进化出来的决定因素——人类DNA的独特性。

   “人类和黑猩猩的基因组均发生过大规模的结构重排从而推动了它们的进化,”论文的资深作者、该研究项目的负责人、华盛顿大学基因组中心主任Richard K. Wilson博士说:“然而我们的研究表明在类人猿中猩猩基因组的进化非常特殊,在过去的1500万年里猩猩的基因组非常的稳定。”
 
   “就如同你在电脑上编辑书稿一样,你可以针对某个段落进行特别处理,拷贝和黏贴它,亦或是删除或颠倒它的次序,”Wilson解释道:“DNA的复制、插入和倒置也是结构变异的常见类型。当我们研究人类和黑猩猩的基因组时,我们常常发现某些结构改变推动了整个进化历程。然而因为某些未知的原因,猩猩并没有遵循这一进化机制,这一发现令我们感到非常惊喜。

    研究人员发现猩猩DNA缺乏结构重排的一个可能的原因是因为猩猩基因组中缺乏重复的"Alu"元件。这些DNA短序列构成了大约10%的人类基因组,并能够常常突然出现在基因组某些意料之外的位置产生新的突变或基因重排。

   “在人类基因组中包含了大约5000个人类特异性Alus元件,而黑猩猩仅有大约2000个猩猩特异性Alus元件。我们发现在跨越1500万年的时间里猩猩基因组中仅生成了250个新的Alu拷贝,这或许能够在某种程度上解释猩猩基因组的结构稳定性,”Locke说。

    研究人员首先利用常规技术对一只苏门答腊雌猩猩进行了初步基因组测序。然后研究人员又采用更尖端的技术对其他的猩猩进行了基因组的测序。新研究结果表明苏门答腊猩猩和婆罗洲猩猩在大约40万年前发生了进化分离。而以前科学家们则是推测进化分离时间大约在100万年前。此外研究人员还证实数量较少的苏门答腊猩猩相对于婆罗洲猩猩显示出更大的遗传多样性。
 
   “苏门答腊猩猩是如何获得遗传多样性的?或换句话说,在婆罗洲上是否存在多样性净化事件?目前这仍是个未解之谜,”Locke说:“利用我们发现的遗传变异信息我们已开始在搜寻它们的答案。”

    此外,Locke进一步表示目前对猩猩开展研究是非常有必要的。目前仅有5万只婆罗洲猩猩和7000只苏门答腊猩猩仍在野外存活,它们正面临着严峻的生态压力,随着人类不断地侵占它们的栖息地,这一数量还在进一步下降。及时对猩猩展开研究获得有关基因组序列以及种群间差异的信息或将为保护工作者提供有价值的资源。

(生物通:何嫱)

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