PNAS揭示隐藏的基因联系

【字体: 时间:2025年01月17日 来源:AAAS

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  在研究动物种群时,了解生物关系通常是至关重要的。来自马克斯普朗克进化人类学研究所、莱比锡大学、德国综合生物多样性研究中心和柏林自由博物馆Universitt的研究人员现在已经开发出一种变相的方法,可以识别两个人从共同祖先那里继承的DNA片段。该团队成功地将他们的新工具应用于自由放养的恒河猴种群。结果表明,即使对于低质量的测序数据,该方法也可以准确地确定个体对之间的亲缘关系,即使事先不知道群体中的谱系。这一突破有助于揭示以前未知的亲缘对,并为野外种群结构提供丰富的见解。

  

量化哪些个体拥有来自共同祖先的遗传物质在一些科学学科中起着核心作用,特别是动物行为学、保护生物学和遗传进化。虽然科学家最初依靠家谱(或系谱)来描述这些成对关系,但它们固有的局限性促使人们寻找更准确的技术。

最近的技术进步大大加速了这一进程。基因检测和分析被称为单核苷酸多态性(SNPs)的遗传标记,它代表DNA序列数据中的个体差异,可以帮助研究人员直接推断生物相关性。

一种强大的新基因工具可以识别亲属对

一个国际研究小组现在开发了一种生物信息学管道,在估计动物种群的遗传亲缘关系方面开辟了新的领域。该软件分析全基因组测序数据,即使数据质量很低也能准确工作。“我们的计算工具为更精细地理解生态学和进化中的遗传关系打开了大门。它可以准确地识别从共同祖先那里遗传来的成对个体的相同DNA片段。这些所谓的血统身份或IBD片段是检测和量化生物学相关性的一个异常强大的信号,以前只有在高质量的人类数据中才能获得。现在我们也可以在动物基因组中做这件事,”该研究的资深作者之一、马克斯·普朗克进化人类学研究所的哈拉尔德·林鲍尔说。

猕猴种群中实际亲缘关系的变异

在开发和评估这个工具的过程中,研究小组在波多黎各圣地亚哥岛的一个自由放养的恒河猴种群上进行了计算实验。与以前的方法相比,新工具提供了更好的见解:虽然传统方法估计类别的相关性,但该方法能够精确地表示相关性的连续性。此外,研究小组发现了比预期更高水平的共同基因遗传,这表明在人群中存在以前未被发现的亲属。来自莱比锡大学和马克斯普朗克进化人类学研究所的第一作者Annika Freudiger说:“通过在自由放养的灵长类动物群体中的应用,我们的IBD方法已经证明了它的潜力,它提供了比传统谱系或更早的遗传估计更详细的亲缘结构见解。”

此外,研究人员还发现了实际遗传基因超过基于家谱的预测水平的差异。这些差异表明,由于对家谱中家庭关系的不完全了解,对共同祖先的估计不足。他们还发现了两性之间基因重组率的显著差异,这可以揭示未知祖先的性别,从而表明一对个体是通过母系还是父系联系在一起的。

圣地亚哥岛:收集1956年以来的数据

这项研究是在圣地亚哥岛进行的,这是波多黎各海岸外的一个小岛,由加勒比灵长类动物研究中心管理。自1956年以来,持续收集的人口统计和基因数据使研究人员能够在几十年来拥有广泛系谱数据的自由放养人群中测试这种新方法。这为研究人群提供了新的见解。尽管恒河猴种群长期存在遗传隔离,但近亲繁殖的水平却出奇地低,这可能是由于性别偏向的分散和/或有效的亲属识别。

“有了这个创新的工具,我们能够准确地测量动物种群中亲缘关系的连续分布,即使是相对低质量的测序数据。这可能会导致我们对社会动物生态和进化模式的理解发生重大变化,”来自莱比锡大学和马克斯普朗克进化人类学研究所的资深作者Anja Widdig总结道。这项研究强调了使用先进的方法来进一步了解物种和种群之间的生物亲缘关系的潜力。这将使人们对以前非常模糊的家庭结构和偏好行为有新的认识。

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