我们距离识别首批哺乳动物又近了一步

一些科学家认为，哺乳动物是目前地球上最强大的物种。它们长有毛发，胎生，为后代产奶，科学家们开始更好地理解像我们这样的哺乳动物是如何变得如此强大的。关于我们已灭绝的共同祖先，我们知之甚少。从小老鼠到忠诚的狗再到大蓝鲸，每种哺乳动物在基因上都是相关的。但这个重要的基石物种吃什么或长什么样？今天《美国国家科学院院刊》上的一项研究揭示了一些关于我们共同祖先的新线索，这些线索被锁定在动物的基因组中。

这个国际研究小组研究了 32 个现存物种的高质量基因组序列，包括人类、黑猩猩、袋熊、兔子、海牛、家牛、犀牛、蝙蝠和穿山甲，以创建一个计算机模型，模拟第一个哺乳动物的基因组可能是什么样子。这些序列代表了 26 个已知哺乳动物目中的 23 个。在林奈分类法中，即瑞典植物学家卡洛斯·林奈开发的生物分类方法，所有生物分为三个界（植物界、动物界和矿物界），然后细分为纲、目、属和种。作为对照组，分析包括鸡（鸟类）和扬子鳄（爬行动物）的基因组序列。

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它的祖先可能看起来与类似老鼠的摩根兽（Morganucodon）相似，摩根兽是第一批体重仅为几盎司、生活在约 2 亿年前的哺乳动物之一。

据该研究的第一作者、加州大学戴维斯分校基因组中心的博士后研究员乔安娜·达马斯 (Joana Damas) 介绍，该团队回顾了过去，并根据现代哺乳动物基因组的相似性重建了基因组。他们的重建显示，哺乳动物祖先有 19 条常染色体和两条性染色体。常染色体控制着生物体除性连锁染色体控制的特征外的遗传。在大多数细胞中，性连锁染色体是成对的（雄性是一条 X 和一条 Y，雌性是一条 XX）。根据这一新的基因组构建，第一个哺乳动物共有 38 条染色体，而人类有 46 对。

“我们可以确认它有一条 X 染色体，但不确定它是否有 Y 染色体，因为数据限制，我们无法重建它。性染色体还有其他可能的结构，”加州大学戴维斯分校进化与生态学杰出教授、论文资深作者哈里斯·列文向《大众科学》解释道。“根据有袋类和陆生动物的核型（个体的完整染色体组），很可能祖先也有一条 Y 染色体。”

研究小组还发现了 1,215 个基因块，这些基因块在研究中使用的全部 32 个基因组中始终以相同的顺序出现在同一染色体上。

莱文在一份声明中表示：“我们的研究结果对于理解哺乳动物的进化和保护工作具有重要意义。”

此外，研究小组还在哺乳动物祖先体内发现了九条完整的染色体，这些染色体的基因排列顺序与当今鸟类的染色体相同。“这一惊人发现表明，在超过 3.2 亿年的漫长进化过程中，染色体上基因的顺序和方向具有进化稳定性，”Lewin 在新闻稿中补充道。

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相比之下，这些保守区块之间的区域具有更多重复序列，并且更容易发生断裂、重排和序列重复。这些变化是基因组进化的主要驱动力。

德克萨斯农工大学进化生物学教授威廉·墨菲在一份新闻稿中表示：“祖先基因组重建对于解释选择压力在不同基因组中变化的位置和原因至关重要。这项研究明确了染色质结构、基因调控和连锁保守性之间的关系。这为评估自然选择在哺乳动物生命之树的染色体进化中的作用奠定了基础。”墨菲不是这篇论文的作者。

研究人员追溯了祖先染色体，从共同祖先到现在，发现不同哺乳动物谱系的染色体重排速度不同。例如，在现代牛、羊和鹿（称为反刍动物）的谱系中，6600 万年前，当小行星撞击导致恐龙灭绝时，染色体重排加速。这场大规模灭绝事件导致哺乳动物崛起成为地球上的主导物种。

展望未来，这项研究的结果将帮助科学家更好地了解哺乳动物在过去 1.8 亿年里在不断变化的地球上繁衍生息的适应性背后的遗传学原理。