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昆明动物所发现导致表型趋同进化的新机制

昆明动物研究所 刘振 2016-10-20

  趋同进化是进化生物学领域的研究热点,通常表现为,不同物种为了应对相似的生境而发展出相同的生存策略。因此,人们普遍认为,表型的趋同变化是适应性进化的结果。对趋同表型分子机制的阐释不仅能够提供一种将基因型和适应性表型相联系的新思路,而且能够探究基因在演化过程中在多大程度上是可预测和可重复的。 

  中国科学院昆明动物研究所施鹏研究组一直以来将哺乳动物回声定位作为研究模型,利用分子进化理论和分析方法,探索驱动这种复杂趋同表型发生和发展的内在分子机制。鉴于回声定位与听觉能力的紧密相关性,之前的研究表明,多个听力基因在回声定位哺乳动物中受到了平行进化的选择作用,鉴定出了多个平行进化位点,初步表明了这些听力基因与哺乳动物回声定位的密切相关性(Li et al. Curr Biol 20 (2):R55-56, 2010; Liu et. al. PLoS One 6(10):e26618, 2011)。对平行进化基因prestin的功能实验进一步支持了:所鉴定出的平行位点能够完全解释该基因在回声定位哺乳动物中所表现出的功能趋同现象(Liu et al. Mol Biol Evol 31(9):2415-2424, 2014)。

  近日,昆明动物所研究人员进一步研究发现,具有不同回声定位发声特征的蝙蝠其prestin的功能也不尽相同,特别是在物种系统发育树中处于并系的调频蝙蝠。与其近缘的恒频蝙蝠相比,调频蝙蝠prestin的功能呈现出了相同的变化趋势。值得注意的是,该研究结果强力支持了:导致这种功能上的相同变化趋势的位点并不是受到趋同或平行进化的位点;起决定作用的是分别固定于调频蝙蝠祖先支系上的源自蝙蝠共同祖先的多态位点,并且该多态位点的固定很有可能是受到了自然选择的影响。该结果提示,并非所有的趋同表型都是由受到趋同或平行进化的基因及其趋同或平行位点所导致,一些受到自然选择而特异固定下来的祖先多态位点也有可能是其产生的分子机制;同时,提醒研究人员注意,在不同物种中,特别是在那些经历适应性辐射的物种中,进行基因的趋同或平行进化推断和分析时,一定要注意区分不同的形成机制。 

  10月15日,该研究结果以Functional effects of a retained ancestral polymorphism in prestin为题在线发表在Molecular Biology and Evolution杂志上。该工作受到了中科院战略性先导科技专项,高端科技人才和国家自然科学基金项目的支持。 

  文章链接:http://mbe.oxfordjournals.org/content/early/2016/10/10/molbev.msw222.full.pdf+html

  

 昆明动物所发现导致表型趋同进化的新机制

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