神秘古化石的基因组摇动了大象的家族树

2016-09-21 09:39 来源:《中国科学报》  我有话说
2016-09-21 09:39:17来源:《中国科学报》作者:责任编辑:张佳兴

  灭绝大象DNA揭示物种间复杂关系

  在德国一座博物馆中展出的直齿象。图片来源:Jens Meyer/AP Photo

  一个神秘古化石的基因组已经动摇了大象的家族树。

  现代大象被划分为3个种:亚洲象(Elephas maximus)和两种非洲象——森林象(Loxodonta cyclotis)以及那些生活在热带草原的草原象(Loxodonta africana)。非洲象最初被认为是一个物种,直到2010年才被确认为两个种。

  科学家之前曾根据化石证据假设,一种名为“直齿象”(Paleoloxodon antiquus)的古老祖先是亚洲象的近亲。这种史前象一直生活在欧洲森林中直至距今约10万年前。

  事实上,一项遗传学分析如今显示,上述古老的物种更接近于今天的非洲森林象。更令人惊讶的是,今天生活在刚果盆地的森林象在亲缘关系上更接近于已经灭绝的直齿象,而不是非洲的草原象。并且连同新公布的古代猛犸象(Mammuthus primigenius)基因组,分析表明,许多不同的大象以及猛犸象在过去曾异种交配。

  哥本哈根丹麦自然历史博物馆进化遗传学家Tom Gilbert表示:“这真的令人印象深刻。”他说,即便对于专家而言,之前有关直齿象的了解也是凤毛麟角的。“而我们听到的第一件事,就是基因组。”

  斯德哥尔摩瑞典自然历史博物馆古遗传学家Love Dalen指出,这些研究将促使科学家重新建立大象的家族树。他说:“基本上,Loxodonta作为一个属名是无效的。”

  Dalen认为,分类学家可能需要为不同的物种想出新的名字,从而更好地表达草原象、森林象和直齿象之间的关系。

  科学家在9月15日于英国牛津召开的第七届生物分子考古学国际研讨会上宣布了相关研究成果。

  由美国马萨诸塞州波士顿哈佛医学院进化遗传学家Eleftheria Palkopoulou和人口遗传学家David Reich率领的研究团队,连同德国波茨坦大学进化遗传学家Michael Hofreiter完成了这项研究。该研究基于来自德国的两个具有12万年历史的直齿象基因组样本。

  Palkopoulou与她的同事还揭示了其他动物的基因组,包括4只猛犸象,以及第一次完成了来自北美洲的1只哥伦比亚猛犸象(Mammuthus columbi)和2只北美乳齿象(Mammut americanum)的全基因组测序。

  研究人员发现的证据表明,许多不同种类的猛犸象发生了异种交配。直齿象与亚洲象和猛犸象都进行过繁殖。而非洲草原象和森林象——如今已经知道生活在刚果民主共和国的这两种大象之间存在异种交配——似乎在遥远的过去就已经有了异种交配行为。Palkopoulou希望能够摸清这些杂交是在什么时候发生的。

  科学家在此次会议上表示,这项研究是古基因组学研究的一块里程碑。直齿象并非最古老的基因组,这一纪录来自于一匹马骨骼的基因组,其年代距今78万年至56万年之间,该化石发现于冰冻的加拿大北极圈之内。但直齿象基因组确实代表了一种来自温暖环境的最古老的完整基因组。事实是,其中一个直齿象的基因组的质量是如此之高,这让许多科学家大吃一惊。

  “这些发现都属于古生物学领域。”Gilbert说,“它代表了我们今天的研究水平。”

  “之前没有人敢想象测定直齿象的基因组。”Dalen说,“回到那么遥远的过去,这真是疯了。”

  大象是目前陆地上最大的哺乳动物,属于长鼻目,只有一科两属三种,即象科,非洲象属和亚洲象属。广泛分布在非洲撒哈拉沙漠以南和南亚及东南亚以至中国南部边境的热带及亚热带地区。大象是现存世界上最大的陆地栖息群居性哺乳动物,通常以家族为单位活动。大象的皮层很厚,但皮层褶皱间的皮肤很薄,因此常用泥土浴的方式防止蚊虫叮咬。象牙是防御敌人的重要武器。大象的祖先在几千万年前就出现在地球上。大象家族曾是地球上最占优势的动物类群之一,目前已发现400余种化石。但由于历史上气候和人为原因,导致这个族群的种类越来越少。目前地球上大象仅剩下2属3种:亚洲象、非洲草原象、非洲森林象,且它们也正受到严重的威胁 。(作者 赵熙熙)

[责任编辑:张佳兴]

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