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西藏吉隆盆地发现家鼠(Mus musculus)新基因组谱系:揭示小鼠演化史与实验室资源新突破
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月16日 来源:Molecular Phylogenetics and Evolution 3.6
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本研究针对家鼠(Mus musculus)谱系演化未解之谜,通过采集西藏吉隆盆地和尼泊尔苏杜尔帕希姆的野生小鼠样本,结合全基因组测序与系统发育分析,首次鉴定出家鼠新亚种M. m. gyirongus。研究揭示该谱系于27.2–25.1万年前与M. m. domesticus、M. m. musculus同期分化,其基因组中神经突触、免疫应答等基因受正向选择。成果为理解小鼠适应性演化提供新视角,并为实验室小鼠品系培育增添地域性遗传资源。
家鼠(Mus musculus)作为生物医学研究的模式生物,其演化历史一直是进化生物学的重要课题。尽管已知M. m. castaneus、M. m. domesticus和M. m. musculus三大主要谱系的分化过程,但喜马拉雅地区作为家鼠的起源中心,仍可能存在未被发现的遗传多样性。更令人困惑的是,此前基于线粒体或少量核基因标记鉴定的次级谱系(如M. m. bactrianus、M. m. helgolandicus等),在全基因组分析中却难以得到支持,暗示小鼠谱系间存在复杂的基因渗入和镶嵌演化现象。这些争议亟需更全面的基因组数据来厘清。
为解决上述问题,中国科学院昆明动物研究所等机构的研究人员对西藏吉隆盆地和尼泊尔苏杜尔帕希姆的32只野生小鼠进行全基因组测序,结合公共数据集共分析164个个体。通过系统基因组学(Phylogenomics)和群体遗传学方法,首次揭示西藏吉隆种群代表家鼠新谱系M. m. gyirongus,其与已知三大谱系的分化时间可追溯至晚更新世间冰期(约27.2–25.1万年前)。该成果发表于《Molecular Phylogenetics and Evolution》,为理解家鼠适应性辐射和实验室小鼠资源开发提供了关键证据。
研究采用全基因组重测序(平均深度18.98×)获取213,789,436个常染色体单核苷酸多态性(SNPs),通过主成分分析(PCA)、群体结构分析和贝叶斯系统发育树构建解析谱系关系。利用PSMC模型推断历史种群动态,并通过FST
扫描和选择清除分析鉴定基因组分化区域。
样本收集与基因组测序
研究团队在西藏吉隆盆地(海拔2,300–3,200米)和尼泊尔苏杜尔帕希姆采集小鼠样本,经形态学初步鉴定为Mus属。基因组数据比对显示,吉隆种群在常染色体SNPs构建的系统发育树上形成独立分支,与中央种群(喜马拉雅南麓)遗传分化显著(FST
=0.12)。
谱系分化与种群历史
分子钟分析表明,M. m. gyirongus与M. m. domesticus、M. m. musculus在末次间冰期同步分化,可能响应气候驱动的栖息地片段化。PSMC模型显示三大谱系在7万年前均经历种群瓶颈,此后波动模式各异,反映人类活动与迁徙史的差异化影响。
基因组适应性演化
吉隆谱系基因组中,神经突触结构基因(如Slitrk5)、细胞周期调控基因(Cdkn2a)和免疫相关基因(Irf7)呈现显著选择信号。这些基因可能助力高海拔环境适应,其中Slitrk5的变异与突触可塑性相关,暗示行为适应性演化。
讨论与意义
该研究不仅证实家鼠在喜马拉雅地区存在第四大主要谱系,还揭示了基因组嵌合演化背景下谱系鉴定的复杂性。M. m. gyirongus的特有遗传变异为解析高海拔适应机制提供模型,其生殖发育相关基因的选择特征(如Sycp3)更暗示其作为新型实验室品系的潜力。研究者强调,未来需整合古气候数据和功能实验,以验证这些基因在小鼠适应性演化中的具体作用。
这一发现突破了传统家鼠"三谱系"认知框架,为哺乳动物快速辐射演化研究提供了范式。从应用角度看,西藏吉隆小鼠的独特基因组背景,或能填补现有实验室品系在神经退行性疾病、免疫缺陷等研究中的模型空白。
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