圖中描繪了三重裝箱如何從F1雜交種中產(chǎn)生親本物種基因組，左側(cè)為進(jìn)化時(shí)間尺度。組測(cè)資料來(lái)源：uux.cn/德克薩斯農(nóng)工大學(xué)William Murphy博士及其同事
（神秘的序項(xiàng)麗江外圍（外圍女）外圍經(jīng)紀(jì)人（微信189-4469-7302）真實(shí)上門外圍上門外圍女快速安排90分鐘到達(dá)地球uux.cn）據(jù)德克薩斯A&M大學(xué)（考特尼·普萊斯）：德克薩斯A&M獸醫(yī)和生物醫(yī)學(xué)科學(xué)學(xué)院(VMBS)的研究人員和一個(gè)跨學(xué)科的合作者團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了關(guān)于貓進(jìn)化史的新信息，解釋了貓——包括獅子、目揭秘密老虎和家貓等知名物種——如何進(jìn)化成不同的示貓物種，并揭示了貓的基因進(jìn)化不同基因變化如何與生存能力相關(guān)，如嗅獵物的組測(cè)能力。
通過(guò)比較幾種貓的序項(xiàng)基因組，該項(xiàng)目今天發(fā)表在《自然遺傳學(xué)》上，目揭秘密幫助研究人員理解了為什么貓的示貓基因組比其他哺乳動(dòng)物群體(如靈長(zhǎng)類動(dòng)物)更少?gòu)?fù)雜的遺傳變異(如DNA片段的重排)。它還揭示了貓DNA的基因進(jìn)化哪些部分最有可能快速進(jìn)化，以及它們?nèi)绾卧谖锓N分化中發(fā)揮作用的組測(cè)新見(jiàn)解。
“我們的序項(xiàng)目標(biāo)是更好地了解貓是如何進(jìn)化的，以及貓物種之間特征差異的目揭秘密遺傳基礎(chǔ)，”比爾·墨菲博士說(shuō)，示貓他是VMBS獸醫(yī)綜合生物科學(xué)教授，專門研究貓的麗江外圍（外圍女）外圍經(jīng)紀(jì)人（微信189-4469-7302）真實(shí)上門外圍上門外圍女快速安排90分鐘到達(dá)進(jìn)化?！拔覀兿Ｍ靡恍┬录夹g(shù)來(lái)創(chuàng)建更完整的貓基因組圖譜。
“我們的發(fā)現(xiàn)將為人們研究貓科疾病、行為和保護(hù)打開(kāi)大門，”他說(shuō)。“他們將更全面地了解使每種貓都獨(dú)一無(wú)二的基因差異。”
主題變奏曲
科學(xué)家們?cè)噲D更好地理解的事情之一是，為什么貓科動(dòng)物的染色體——包含皮毛顏色、大小和感覺(jué)能力等特征的遺傳信息的細(xì)胞結(jié)構(gòu)——比其他哺乳動(dòng)物群體更穩(wěn)定。
墨菲說(shuō):“我們?cè)缇椭溃煌锓N的貓染色體非常相似?！??！袄?，獅子和家貓的染色體幾乎沒(méi)有什么不同。與類人猿中常見(jiàn)的情況相比，復(fù)制、重排和其他類型的變異似乎要少得多?！?br>在靈長(zhǎng)類動(dòng)物中，這種基因變異導(dǎo)致了不同物種的進(jìn)化——包括人類和類人猿。
墨菲說(shuō):“類人猿的基因組往往會(huì)斷裂和重排，甚至人類的基因組也有非常不穩(wěn)定的區(qū)域?！薄斑@些變異可能會(huì)使某些人傾向于患有遺傳疾病，如自閉癥和其他神經(jīng)疾病?！?br>墨菲發(fā)現(xiàn)，貓和猿之間這種差異的關(guān)鍵似乎是所謂的片段復(fù)制的頻率——DNA片段是基因組中其他地方發(fā)現(xiàn)的其他DNA片段的高度相似的副本。
“靈長(zhǎng)類基因組研究人員已經(jīng)能夠?qū)⑦@些片段重復(fù)與染色體重排聯(lián)系起來(lái)，”他說(shuō)。你的DNA中重復(fù)片段越多，染色體就越有可能重新排列，等等。
“我們通過(guò)比較大量貓物種的基因組發(fā)現(xiàn)，貓只有在其他哺乳動(dòng)物群體中發(fā)現(xiàn)的片段重復(fù)的一小部分——靈長(zhǎng)類動(dòng)物實(shí)際上比貓多7倍。這是一個(gè)巨大的差異，現(xiàn)在我們相信我們理解了為什么貓的基因組更穩(wěn)定，”他說(shuō)。
比較靈長(zhǎng)類動(dòng)物和貓?jiān)谶M(jìn)化時(shí)間尺度上某些基因變異數(shù)量的圖表。致謝:uux.cn/德克薩斯A&M大學(xué)的威廉·莫菲博士及其同事
(雙螺旋)中的針
雖然貓的DNA中可能沒(méi)有那么多大的基因重組，但它們?nèi)匀挥泻芏嗖町?。通過(guò)他們的研究，墨菲和他的同事現(xiàn)在更好地理解了貓DNA的哪些部分導(dǎo)致了這些變異，特別是定義物種形成的變異，或物種之間的差異。
“事實(shí)證明，在X染色體的中心有一個(gè)很大的區(qū)域，大部分的基因重組都發(fā)生在這里，”墨菲說(shuō)。“事實(shí)上，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)有一個(gè)叫做DXZ4的特定重復(fù)元素，證據(jù)告訴我們，這在很大程度上是至少兩種貓物種的基因隔離的原因，家貓和叢林貓?！?br>DXZ4是墨菲所說(shuō)的衛(wèi)星重復(fù)——它不是編碼皮毛顏色等物理特征的典型基因，而是幫助X染色體的三維結(jié)構(gòu)，并可能在貓的物種形成中發(fā)揮重要作用。
“我們?nèi)匀徊恢谰_的機(jī)制，但通過(guò)比較所有這些貓的基因組，我們可以更好地測(cè)量DXZ4在一個(gè)物種中相對(duì)于所有其他物種的進(jìn)化速度。我們了解到，DXZ4是貓基因組中進(jìn)化最快的部分之一；它的進(jìn)化速度比其余99.5%的基因組都要快，”他解釋道。
“由于它突變的速度，我們能夠證明為什么DXZ4可能與物種形成有關(guān)，”墨菲說(shuō)。
嗅出難以捉摸的基因
通過(guò)使用新的高度詳細(xì)的基因組序列，研究小組還發(fā)現(xiàn)了嗅覺(jué)基因數(shù)量之間更清晰的聯(lián)系，這些基因控制著貓的氣味檢測(cè)和社會(huì)行為的變化以及它們與周圍環(huán)境的關(guān)系。
墨菲說(shuō):“因?yàn)樨埵鞘橙鈩?dòng)物，它們非常依賴嗅覺(jué)來(lái)發(fā)現(xiàn)獵物，所以它們的嗅覺(jué)是它們的一個(gè)非常重要的組成部分。”“貓是一個(gè)非常多樣化的家庭，我們一直想了解基因變異如何在不同種類的貓?jiān)诓煌h(huán)境中的嗅覺(jué)能力中發(fā)揮作用。
“獅子和老虎在涉及檢測(cè)信息素的某些氣味基因之間有很大的差異，信息素是不同動(dòng)物釋放到環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)，用于交流關(guān)于身份，領(lǐng)土或危險(xiǎn)的信息，”他繼續(xù)說(shuō)道。
“我們認(rèn)為這種巨大的差異與獅子是非常社會(huì)性的動(dòng)物，生活在家庭群體中，而老虎過(guò)著獨(dú)居的生活有關(guān)。獅子對(duì)信息素和其他氣味的依賴可能會(huì)減少，因?yàn)樗鼈兘?jīng)常在其他獅子周圍，這反映在它們基因組中這種類型的基因較少，”他說(shuō)。
另一方面，老虎需要能夠在很大的范圍內(nèi)嗅出獵物并尋找配偶。
“一般來(lái)說(shuō)，老虎有大量的嗅覺(jué)和信息素受體，”墨菲解釋說(shuō)?！拔覀冋J(rèn)為這與它們領(lǐng)土的大小和它們生活環(huán)境的多樣性直接相關(guān)?！?br>另一方面，家貓似乎失去了大范圍的嗅覺(jué)基因。
他說(shuō)，“如果它們不必走很遠(yuǎn)的路去尋找它們需要的東西，因?yàn)樗鼈兒腿祟惿钤谝黄?，自然選擇不會(huì)保留那些基因是有道理的?！?br>墨菲分享說(shuō)，他最喜歡的項(xiàng)目例子是捕魚貓的氣味受體，這是一種生活在東南亞的適應(yīng)水生的野貓物種。
“我們能夠表明，捕魚貓保留了許多檢測(cè)水傳播氣味的基因，這在陸生脊椎動(dòng)物中是非常罕見(jiàn)的特征，”他說(shuō)?！半S著時(shí)間的推移，所有其他種類的貓都失去了這些特定的基因，但捕魚貓仍然擁有它們?！?br>這種關(guān)于貓嗅覺(jué)基因的新信息是通過(guò)一種稱為三重寧濱的基因組測(cè)序新方法實(shí)現(xiàn)的，這種方法允許研究人員對(duì)基因組中最困難的區(qū)域進(jìn)行測(cè)序。
這項(xiàng)新技術(shù)也使得分離父母DNA變得更加容易。
墨菲說(shuō):“有了特里歐·寧濱，你現(xiàn)在可以從F1雜種中提取DNA——這種動(dòng)物的DNA在不同物種的父母之間對(duì)半分割——并徹底分離父母DNA，給你兩套完整的DNA，每個(gè)父母物種一套。”"過(guò)程更簡(jiǎn)單，結(jié)果更完整."
填空
該項(xiàng)目的最重要的結(jié)論之一是，貓的物種可能在許多方面相似，但它們的差異很重要。
墨菲說(shuō):“這些差異向我們展示了這些動(dòng)物是如何完美地適應(yīng)它們的自然環(huán)境的。”“它們是不可互換的，這對(duì)自然資源保護(hù)主義者和其他致力于保護(hù)或恢復(fù)自然棲息地的物種的人來(lái)說(shuō)是有價(jià)值的信息。
“例如，你不能假設(shè)來(lái)自蘇門答臘和西伯利亞的老虎是一樣的，”他說(shuō)?！八鼈兊沫h(huán)境非常不同，這些老虎種群可能已經(jīng)發(fā)展出專門的基因適應(yīng)能力，以幫助它們?cè)谶@些非常不同的地方生存?！?br>同樣重要的是，科學(xué)家要認(rèn)識(shí)到基因組中最難組裝的部分可能是理解免疫和生殖等關(guān)鍵身體系統(tǒng)的關(guān)鍵。
“嗅覺(jué)基因并不是唯一面臨測(cè)序和研究挑戰(zhàn)的基因?？茖W(xué)家們還努力對(duì)免疫和生殖基因進(jìn)行測(cè)序，因此以前的研究缺少這類信息。想象一下，在沒(méi)有所有部分的情況下，試圖研究貓、人類或任何物種的遺傳狀況；這就是為什么組裝完整的基因組很重要，”墨菲說(shuō)。
目前，墨菲和他的團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)將最先進(jìn)的基因組測(cè)序和組裝技術(shù)應(yīng)用于貓的基因組，以便盡可能多地填充關(guān)于貓的世界的信息。
這項(xiàng)研究是由德克薩斯A&M大學(xué)獸醫(yī)綜合生物科學(xué)VMBS教授比爾·墨菲和密蘇里大學(xué)邦德生命科學(xué)中心基因組學(xué)教授韋斯·沃倫構(gòu)思的。其他合作涉及來(lái)自華盛頓大學(xué)、都柏林大學(xué)學(xué)院、西雅圖系統(tǒng)生物學(xué)研究所、路易斯安那州立大學(xué)和蓋伊·哈維海洋學(xué)中心的研究人員。
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