重磅！科學家揭示部分遠緣物種相似或是隨機事件導致

長得像、DNA比較相近的物種是近親？那可不一定！4月20日，我國科學家領銜的中外聯合團隊公布了對有袋類哺乳動物的物種輻射性大爆發過程的研究結果。該結果重建了有袋類物種的演化關系，并揭示了物種快速分化過程中，一些隨機事件有可能會導致遠緣物種具有相似表型的現象，解釋了利用形態和分子數據在構建物種樹時經常出現沖突的發生機制。相關研究成果于當日晚間在線發表于國際頂級學術期刊《細胞》（Cell）雜志上。

“早在達爾文時代就提出現在地球上的生物都是由共同祖先演化來的，由共同祖先不斷分叉演化形成現在物種類群的歷程就構成了‘生命之樹’。”該論文第一作者深圳華大生命科學研究院的馮少鴻博士介紹說，重構正確的物種關系樹是演化生物學研究和開展跨物種比較研究的基礎，對我們推理各種生物學現象的起源過程至關重要。

據介紹，按照上述物種演化模型，作為絕大多數生物遺傳藍圖的DNA序列在生命之樹上更接近的物種之間也就越相似。表型由DNA來決定，理論上攜帶相同表型的物種演化關系也就越接近。依據這樣的推論，形態數據和DNA數據都可以用來構建物種樹。

“但實際上，DNA數據與形態特征往往會得到矛盾的物種演化歷程，而且仍缺乏研究來解釋為什么會存在這樣的矛盾。”論文共同第一作者、中國科學院動物研究所白明研究員如是說。

“我們往往會在經歷過物種快速分化的類群里觀察到分子樹與形態樹沖突的現象。”論文通訊作者、浙江大學生命演化研究中心主任的張國捷教授指出，不完全的譜系分流（incomplete lineage sorting，不完全譜系分選）就是一種可以導致上述情況的原因。多個物種在極短的時間內從一個共同祖先里分化出來，使得某些祖先基因的多態性被隨機分流到分化出的不同物種里，從而使得多個物種隨機保留了相同的基因型。但這種現象對性狀的演化是否存在影響一直沒有研究。

圖為不完全的譜系分流示意圖（每組兩個圓點代表一個個體，每個圓點代表一個基因）。 （馮少鴻等繪）

為此，研究團隊利用有袋類動物開展研究。這一類群很可能經歷了物種大爆發，導致了其早期演化關系存在長期爭議，特別是圍繞著南美有袋類微獸目（Microbiotheria）的演化地位。

“小山猴是該目唯一的現存物種。”馮少鴻介紹說，作為南美洲的有袋類動物，它卻在骨骼、生殖器官和大腦結構等諸多方面與澳洲的有袋類動物更相似，尤其是袋鼠、考拉等雙門齒目動物。

圖為巢穴中的小山猴。 （Roberto F. Nespolo 攝）

據介紹，正是由于這種形態的相似性，早前基于形態特征推定的演化關系認為小山猴應該和雙門齒目的袋鼠和考拉更近緣，進而推測美洲小山猴應起源于澳洲。但該研究表明，小山猴應該是澳洲有袋類動物的姐妹群，不屬于澳洲有袋類。因此，過去錯誤的觀點很可能是由于物種快速分化的過程不完全的譜系分流導致的。

“我們還采用基因編輯技術對受不完全的譜系分流影響的基因建立小鼠實驗模型，證實了替換受影響的基因型確實產生了符合預期的表型結果。”馮少鴻補充道。

這一研究還證明，僅依靠部分基因、部分性狀來構建物種關系樹是不可靠的，全基因組數據才是重構物種發生歷程的金標準。并且，不完全的譜系分流可以作為解釋基因組物種樹和表型變異之間沖突的可能機制。

標簽： 有袋類動物 生命之樹 第一作者