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)化時間尺度。組測資料來源：uux.cn/德克薩斯農(nóng)工大學(xué)William Murphy博士及其同事
（神秘的序項武漢外圍（外圍預(yù)約）（微信181-2989-2716）一二線城市有外圍資源網(wǎng)紅模特空姐留學(xué)生白領(lǐng)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)的研究人員和一個跨學(xué)科的合作者團(tuán)隊發(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)，如嗅獵物的組測能力。
通過比較幾種貓的序項基因組，該項目今天發(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物群體(如靈長類動物)更少復(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)揮作用的組測新見解。
“我們的序項目標(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，示貓他是VMBS獸醫(yī)綜合生物科學(xué)教授，專門研究貓的武漢外圍（外圍預(yù)約）（微信181-2989-2716）一二線城市有外圍資源網(wǎng)紅模特空姐留學(xué)生白領(lǐng)進(jìn)化。“我們希望利用一些新技術(shù)來創(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)打開大門，”他說。“他們將更全面地了解使每種貓都獨一無二的基因差異。”
主題變奏曲
科學(xué)家們試圖更好地理解的事情之一是，為什么貓科動物的染色體——包含皮毛顏色、大小和感覺能力等特征的遺傳信息的細(xì)胞結(jié)構(gòu)——比其他哺乳動物群體更穩(wěn)定。
墨菲說:“我們早就知道，不同物種的貓染色體非常相似。”。“例如，獅子和家貓的染色體幾乎沒有什么不同。與類人猿中常見的情況相比，復(fù)制、重排和其他類型的變異似乎要少得多。”
在靈長類動物中，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:“類人猿的基因組往往會斷裂和重排，甚至人類的基因組也有非常不穩(wěn)定的區(qū)域。”“這些變異可能會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。”
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，”他說。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。
“我們通過比較大量貓物種的基因組發(fā)現(xiàn)，貓只有在其他哺乳動物群體中發(fā)現(xiàn)的片段重復(fù)的一小部分——靈長類動物實際上比貓多7倍。這是一個巨大的差異，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。

比較靈長類動物和貓在進(jìn)化時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中可能沒有那么多大的基因重組，但它們?nèi)匀挥泻芏嗖町悺Ｍㄟ^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。
“事實證明，在X染色體的中心有一個很大的區(qū)域，大部分的基因重組都發(fā)生在這里，”墨菲說。“事實上，在這個區(qū)域內(nèi)有一個叫做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。”
DXZ4是墨菲所說的衛(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，但通過比較所有這些貓的基因組，我們可以更好地測量DXZ4在一個物種中相對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。
嗅出難以捉摸的基因
通過使用新的高度詳細(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和社會行為的變化以及它們與周圍環(huán)境的關(guān)系。
墨菲說:“因為貓是食肉動物，它們非常依賴嗅覺來發(fā)現(xiàn)獵物，所以它們的嗅覺是它們的一個非常重要的組成部分。”“貓是一個非常多樣化的家庭，我們一直想了解基因變異如何在不同種類的貓在不同環(huán)境中的嗅覺能力中發(fā)揮作用。
“獅子和老虎在涉及檢測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)土或危險的信息，”他繼續(xù)說道。
“我們認(rèn)為這種巨大的差異與獅子是非常社會性的動物，生活在家庭群體中，而老虎過著獨居的生活有關(guān)。獅子對信息素和其他氣味的依賴可能會減少，因為它們經(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。
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。
“一般來說，老虎有大量的嗅覺和信息素受體，”墨菲解釋說。“我們認(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)。”
另一方面，家貓似乎失去了大范圍的嗅覺基因。
他說，“如果它們不必走很遠(yuǎn)的路去尋找它們需要的東西，因為它們和人類生活在一起，自然選擇不會保留那些基因是有道理的。”
墨菲分享說，他最喜歡的項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水傳播氣味的基因，這在陸生脊椎動物中是非常罕見的特征，”他說。“隨著時間的推移，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。”
這種關(guān)于貓嗅覺基因的新信息是通過一種稱為三重寧濱的基因組測序新方法實現(xiàn)的，這種方法允許研究人員對基因組中最困難的區(qū)域進(jìn)行測序。
這項新技術(shù)也使得分離父母DNA變得更加容易。
墨菲說:“有了特里歐·寧濱，你現(xiàn)在可以從F1雜種中提取DNA——這種動物的DNA在不同物種的父母之間對半分割——并徹底分離父母DNA，給你兩套完整的DNA，每個父母物種一套。”"過程更簡單，結(jié)果更完整."
填空
該項目的最重要的結(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:“這些差異向我們展示了這些動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說是有價值的信息。
“例如，你不能假設(shè)來自蘇門答臘和西伯利亞的老虎是一樣的，”他說。“它們的環(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，以幫助它們在這些非常不同的地方生存。”
同樣重要的是，科學(xué)家要認(rèn)識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。
“嗅覺基因并不是唯一面臨測序和研究挑戰(zhàn)的基因。科學(xué)家們還努力對免疫和生殖基因進(jìn)行測序，因此以前的研究缺少這類信息。想象一下，在沒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。
目前，墨菲和他的團(tuán)隊將繼續(xù)將最先進(jìn)的基因組測序和組裝技術(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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