重磅！科学家揭示部分远缘物种相似或是随机事件导致

• 2022-04-21 15:47:01 来源：中国科普网

长得像、DNA比较相近的物种是近亲？那可不一定！4月20日，我国科学家领衔的中外联合团队公布了对有袋类哺乳动物的物种辐射性大爆发过程的研究结果。该结果重建了有袋类物种的演化关系，并揭示了物种快速分化过程中，一些随机事件有可能会导致远缘物种具有相似表型的现象，解释了利用形态和分子数据在构建物种树时经常出现冲突的发生机制。相关研究成果于当日晚间在线发表于国际顶级学术期刊《细胞》（Cell）杂志上。

“早在达尔文时代就提出现在地球上的生物都是由共同祖先演化来的，由共同祖先不断分叉演化形成现在物种类群的历程就构成了‘生命之树’。”该论文第一作者深圳华大生命科学研究院的冯少鸿博士介绍说，重构正确的物种关系树是演化生物学研究和开展跨物种比较研究的基础，对我们推理各种生物学现象的起源过程至关重要。

据介绍，按照上述物种演化模型，作为绝大多数生物遗传蓝图的DNA序列在生命之树上更接近的物种之间也就越相似。表型由DNA来决定，理论上携带相同表型的物种演化关系也就越接近。依据这样的推论，形态数据和DNA数据都可以用来构建物种树。

“但实际上，DNA数据与形态特征往往会得到矛盾的物种演化历程，而且仍缺乏研究来解释为什么会存在这样的矛盾。”论文共同第一作者、中国科学院动物研究所白明研究员如是说。

“我们往往会在经历过物种快速分化的类群里观察到分子树与形态树冲突的现象。”论文通讯作者、浙江大学生命演化研究中心主任的张国捷教授指出，不完全的谱系分流（incomplete lineage sorting，不完全谱系分选）就是一种可以导致上述情况的原因。多个物种在极短的时间内从一个共同祖先里分化出来，使得某些祖先基因的多态性被随机分流到分化出的不同物种里，从而使得多个物种随机保留了相同的基因型。但这种现象对性状的演化是否存在影响一直没有研究。

图为不完全的谱系分流示意图（每组两个圆点代表一个个体，每个圆点代表一个基因）。 （冯少鸿等绘）

为此，研究团队利用有袋类动物开展研究。这一类群很可能经历了物种大爆发，导致了其早期演化关系存在长期争议，特别是围绕着南美有袋类微兽目（Microbiotheria）的演化地位。

“小山猴是该目唯一的现存物种。”冯少鸿介绍说，作为南美洲的有袋类动物，它却在骨骼、生殖器官和大脑结构等诸多方面与澳洲的有袋类动物更相似，尤其是袋鼠、考拉等双门齿目动物。

图为巢穴中的小山猴。 （Roberto F. Nespolo 摄）

据介绍，正是由于这种形态的相似性，早前基于形态特征推定的演化关系认为小山猴应该和双门齿目的袋鼠和考拉更近缘，进而推测美洲小山猴应起源于澳洲。但该研究表明，小山猴应该是澳洲有袋类动物的姐妹群，不属于澳洲有袋类。因此，过去错误的观点很可能是由于物种快速分化的过程不完全的谱系分流导致的。

“我们还采用基因编辑技术对受不完全的谱系分流影响的基因建立小鼠实验模型，证实了替换受影响的基因型确实产生了符合预期的表型结果。”冯少鸿补充道。

这一研究还证明，仅依靠部分基因、部分性状来构建物种关系树是不可靠的，全基因组数据才是重构物种发生历程的金标准。并且，不完全的谱系分流可以作为解释基因组物种树和表型变异之间冲突的可能机制。

标签： 有袋类动物 澳洲有袋类 第一作者

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