本報(bào)訊 熊貓和小熊貓屬于食肉目不同的科：大熊貓屬于熊科，而小熊貓屬于鼬超科中的小熊貓科，二者分歧已有4000多萬年。盡管其系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系較遠(yuǎn)，它們卻演化出相同的食竹食性；更為有趣的是，這兩種熊貓的前掌還演化出一個(gè)特殊的結(jié)構(gòu)——偽拇指，以幫助抓握竹子，是適應(yīng)性演化和趨同演化的經(jīng)典案例。然而，偽拇指形成的分子機(jī)制一直難以揭示。
為揭示大熊貓和小熊貓形態(tài)性狀和生理性狀趨同的遺傳學(xué)機(jī)制，中國科學(xué)院動(dòng)物研究所研究員魏輔文領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)首次對(duì)小熊貓全基因組進(jìn)行從頭測(cè)序、組裝和注釋，并通過補(bǔ)充測(cè)序?qū)Υ笮茇埢蚪M進(jìn)行了重新組裝，組裝質(zhì)量比之前版本有了較大提升。基因組水平的系統(tǒng)發(fā)育分析顯示，大熊貓屬于熊科，而小熊貓屬于鼬超科，結(jié)果支持之前分子水平的分類結(jié)論，且二者分歧時(shí)間可追溯到4750萬年前。
在全基因組測(cè)序的基礎(chǔ)上，他們采用比較基因組學(xué)方法從基因組水平進(jìn)行了大熊貓和小熊貓趨同演化的分子機(jī)制解析。在全基因組水平，他們鑒定了70個(gè)大、小熊貓適應(yīng)性趨同的基因，其中部分基因富集在纖毛組裝、肢端發(fā)育、蛋白消化與吸收、視黃醇代謝等類別或通路，與大、小熊貓偽拇指發(fā)育和對(duì)竹子中必需營養(yǎng)物質(zhì)吸收利用密切相關(guān)。參與細(xì)胞纖毛結(jié)構(gòu)組裝的肢端發(fā)育基因DYNC2H1和PCNT是調(diào)控熊貓偽拇指發(fā)育的重要基因；與必需氨基酸、必需脂肪酸和維生素吸收利用相關(guān)的基因也發(fā)生了適應(yīng)性趨同，可增強(qiáng)熊貓從竹子中汲取必需營養(yǎng)物質(zhì)以適應(yīng)低營養(yǎng)的竹子食物。
在全基因組水平的假基因化分析中，他們鑒定了10個(gè)大、小熊貓共有的假基因，其中包含感知肉味的鮮味受體基因TAS1R1。TAS1R1在大、小熊貓中均發(fā)生了假基因化，而其他食肉動(dòng)物的該基因正常，呈現(xiàn)了一個(gè)有趣的食性特化驅(qū)動(dòng)的遺傳趨同事件。進(jìn)一步分析顯示，小熊貓TAS1R1基因發(fā)生假基因化的時(shí)間應(yīng)該在小熊貓食性轉(zhuǎn)換為部分植食之后。該研究從代謝通路、蛋白趨同到假基因化等不同水平揭示了大熊貓和小熊貓形態(tài)與生理性狀趨同的遺傳學(xué)機(jī)制，為趨同演化這一演化生物學(xué)熱點(diǎn)問題分子機(jī)制的揭示提供了新的案例。
相關(guān)研究結(jié)果1月17日在線發(fā)表于美國《國家科學(xué)院院刊》上。（柯訊）
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