基因组测序揭示须鲸的罕见进化模式

　　

单一物种如何演化成两个新物种？进化学家给出的答案通常是地理隔离。不过，有时没有地理隔离也能产生新的物种，这种罕见的情况被称为同地物种形成（sympatric speciation）。根据瑞典和德国的最新研究成果，须鲸正是经历了这种同地物种形成。

文章的共同第一作者、德国法兰克福大学的Fritjof Lammers说：“基因流动下的物种形成很少见。通常，由于地理环境抑制了遗传交换，物种被认为是生殖隔离的。显然，这并不适用于鲸。”

为了更好地了解鲸的进化史，Lammers及其同事利用了须鲸科中的六个代表性物种的基因组序列，包括蓝鲸、座头鲸和灰鲸。根据基因组中近34,200个序列片段的模式，他们追溯了鲸的关系、辐射进化和种群历史。

这项分析表明进化上神秘的灰鲸属于须鲸家族，并指出了在750万年至1050万年前发生的快速辐射进化。比较分析还突出了蓝鲸—这种世界上最大的动物—的基因组内存在高水平的杂合性。研究人员近日在《Science Advances》杂志上发表了这一成果。

在这项研究中，研究人员利用Illumina测序仪对六种须鲸进行测序，并将序列与现有的弓头鲸基因组序列进行比对，弓头鲸（北极露脊鲸）与北大西洋露脊鲸落在单独的谱系。测序覆盖度从6倍到27倍。

为了方便比较，研究人员还利用Illumina的HiSeq测序系统对河马进行了双端测序。他们从哥本哈根动物园中一头自然死亡的河马的肌肉样本中提取了基因组DNA。大约5400万年前，河马与鲸类（包括鲸和海豚）分离。河马的测序覆盖度达到55倍。

研究人员追踪了须鲸基因组与须鲸参考序列之间2500万个固定SNP差异。他们结合基因流动和群体分析，利用多物种合并模型来梳理须鲸的物种进化模式。

根据现有的数据，作者总结道，须鲸进化似乎是一个逐渐分离的过程，三种谱系可能几乎同时产生：(i) 蓝色和塞鲸，(ii) 灰鲸，以及(iii) 长须鲸和座头鲸。

“因此，对须鲸系统发育网络的最好理解是早期的辐射进化，因为须鲸基因组的不同片段支持三种不同的进化史，”作者在文中写道。他们还认为，在海洋环境中，同地物种形成也许是常见的。（生物通 薄荷）

原文检索

Whole-genome sequencing of the blue whale and other rorquals finds signatures for introgressive gene flow

Science Advances  04 Apr 2018:
Vol. 4, no. 4, eaap9873
DOI: 10.1126/sciadv.aap9873