古基因组学揭示中纬度亚洲牛科动物谱系22万年来的消失历程

《Genome Biology and Evolution》：Palaeogenomics reveals a loss of bovine lineages in mid-latitude Asia over the last 200,000 years

本研究通过古DNA测序技术，对西伯利亚丹尼索瓦洞穴及周边遗址的牛科骨骼碎片进行线粒体基因组分析，解决了中更新世以来牛科动物分类学鉴定难题。研究发现阿尔泰山区存在一个与现代牦牛姊妹关系但已灭绝的牦牛X谱系，同时揭示了bison clade X和原始牛等失落谱系，表明该地区曾是牛科多样性热点，其谱系消失模式与古人类演化轨迹高度相似。

　　

在冰河时期的欧亚大陆，牛科动物曾演化出令人惊叹的多样性，然而这段演化历史却如同被时光掩埋的拼图，始终难以完整复原。特别是中更新世（约78万-12.9万年前）的牛科动物演化历程，由于缺乏深时古遗传学数据，成为研究者们长期面临的挑战。西伯利亚的阿尔泰山脉作为南北动物迁徙的关键通道，其丹尼索瓦洞穴因发现丹尼索瓦人等古人类化石而闻名于世，但该遗址出土的数千件破碎动物骨骼，却一直未能得到准确的物种鉴定。

传统形态学分析将阿尔泰地区的牛科化石主要归为草原野牛（Bison priscus），而古蛋白质组学（ZooMS）和沉积物古DNA（sedaDNA）技术虽能鉴定到属级，却在近缘物种区分上存在局限。为了解决这些分类学难题，由Alexandre Gilardet和Jonas Oppenheimer共同领导的研究团队对丹尼索瓦洞穴及周边遗址的63件牛科骨骼样本进行了系统的古基因组分析，研究成果发表于《Genome Biology and Evolution》。

研究人员采用高通量古DNA提取方法，对骨骼样本进行漂白预处理后，分别使用单链DNA建库技术和Santa Cruz Reaction protocol构建测序文库。通过竞争性映射（competitive mapping）和迭代映射组装（MIA）技术，成功获得了覆盖深度大于0.1x的线粒体基因组。系统发育分析采用IQ-TREE进行最大似然法建树，并使用BEAST软件进行分子钟定年，同时结合放射性碳测年数据（IntCal20曲线校准）进行验证。

Bovine mitochondrial diversity in mid-latitude Asia

研究团队成功鉴定了63个样本的物种归属：3个为原始牛（Bos primigenius），9个为草原野牛，20个属于clade X（或称Bb1）野牛线粒体谱系，31个为牦牛（Bos mutus）。通过深度覆盖（>3x）的线粒体基因组系统发育分析验证了竞争性映射结果的可靠性，所有样本均聚集在牛科线粒体多样性的三个不同分支。

An unknown ancient yak-like mitochondrial lineage

最引人注目的发现是一个全新的牦牛线粒体谱系。时间校准系统发育分析显示，该谱系与现代牦牛（单倍群A-H）形成姊妹群关系，被命名为牦牛X谱系。分子钟定年表明该谱系存在于海洋氧同位素阶段（MIS）8（约30万-24.3万年前）至MIS 3（约5.7万-2.9万年前），在阿尔泰地区持续生存约20万年。牦牛X谱系与现代牦牛的分化时间约为67.5万年前，而美洲/草原野牛与牦牛谱系的分化时间约为92.9万年前，与中更新世气候转型期（MPT）相吻合。

研究结果彻底改变了我们对阿尔泰地区牛科动物组成的历史认知。牦牛X谱系个体成为该地区最常见的牛科物种，而非传统认为的草原野牛。同时发现的clade X野牛谱系被认为在全新世初期灭绝，而其姊妹谱系Bb2则演化成现代欧洲野牛。原始牛样本聚集在亚洲单倍群C的基部，可能代表一个新的亚洲原始牛单倍群。

这项研究揭示了阿尔泰山脉作为牛科多样性热点的重要地位，其谱系消失模式与古人类演化轨迹惊人相似。牦牛X谱系的发现表明，适应寒冷气候的牛科动物在更新世时期分布范围远比现有认知更广，其灭绝可能与末次盛冰期后的气候变迁及现代人类活动相关。该研究不仅填补了中纬度亚洲牛科演化史的空白，更展示了古基因组学在重建生物演化历史中的强大潜力，为理解冰期动物群响应气候变化的模式提供了新的视角。