揭示灵长动物演化之谜 这个团队一次发6篇《科学》

6月2日，中国科学院昆明动物研究所牵头发起的灵长类基因组计划以《科学》专刊形式在线发表最新研究成果。6篇《科学》系列文章进一步厘清了灵长类动物演化的系统发育关系，意外发现了罕见的灵长类动物杂交成种事件；发现气候寒冷促进了亚洲叶猴复杂社会系统演化的遗传机制，筛选出了新的艾滋病研究潜在动物模型。

中国科学院昆明动物研究所吴东东研究员介绍，本期《科学》专刊旗舰论文通过大尺度系统基因组学研究，揭示灵长类基因组演化历史和脑容量、体型大小等表型适应性的遗传机制，通过新组装的灵长类27个关键支系的高质量长读长三代参考基因组，对未来生物医学研究和灵长类动物遗传资源的开发、利用和保护研究具有十分重要的意义。

【资料图】

（一）灵长类到底怎么演化的？

吴东东介绍，研究团队与国内外多家单位合作，为11个科26个属27个灵长类物种新测了高质量参考基因组。利用全新的三代长读长基因组测序技术，同时整合了另外23个物种已公布的参考基因组，对现存灵长类物种开展更广泛分类单元的基因组抽样和系统学比较，开展了迄今为止规模最大、物种最全的灵长类比较基因组学研究。

图注：大尺度灵长类高精度基因组数据集的构建和比较基因组学解析。物种名被黄色和蓝色标记的物种的基因组是本研究新产生的高质量参考基因组数据。其中，物种名被蓝色标记的物种的基因组被组装成染色体水平。物种名被黑色标记的物种的基因组数据从公共数据库中获取。灵长类动物图片版权来自Stephen D. Nash/IUCN/SSC Primate Specialist Group。

研究发现，灵长类最近共同祖先出现在距今约6495到6829万年前，在晚更新世时，大多数灵长类动物发生快速的群体数量锐减，暗示气候变迁会影响灵长类动物种群数量。而某些类别的灵长类物种在过去3百万年间群体数量持续下降，不少成为濒危物种。吴东东表示：“这一发现提示我们，这一类别物种的非濒危物种也需要加大保护力度。”

研究中，意外发现了灵长类动物杂交成种事件。研究人员首次在猕猴类群中发现杂交成种事件，发现猕猴属的食蟹猴种组是由狮尾猴种组和斯里兰卡种组杂交形成，杂交成种事件大约发生在345万年到356万年间。而吴东东团队与云南大学研究员于黎团队发现，黔金丝猴是由川金丝猴与滇金丝猴和怒江金丝猴的共同祖先杂交而来。

（二）社会的形成，有没有基因的影响？

与虎豹等大多数高等动物不同，灵长类动物普遍存在群居和社会化，传统上认为，这主要是因为环境变化导致。灵长类的群居和社会化是否存在遗传学基础？吴东东研究团队与西北大学齐晓光教授和李保国教授通力合作，以亚洲叶猴为研究模型，首次揭示了亚洲叶猴多样化社会演化的行为学、生态学和遗传学机制。

研究团队通过重建全基因组水平亚洲叶猴系统发育关系，结合现生亚洲叶猴的生态行为学数据开展了系统研究。种间分析显示，亚洲叶猴物种的社群规模与气候寒冷程度显著相关，即寒冷地区的物种通常形成大规模社群；结合构建的亚洲古地质、古环境数据，发现地质历史时期寒冷效应促进了部分叶猴类群的社会聚合，寒冷是家族式大型重层社会演化的一个关键生态因子。基于比较基因组学发现，在家族式群居的奇鼻猴中，与寒冷相关的能量代谢和神经、激素调节相关基因受到正选择，而这些类群演化出了更加有效的脑、神经激素调控网络，尤以多巴胺、催产素为代表。

研究人员认为，这些适应性改变有助于在寒冷的环境中增强母猴对幼崽的抚育行为，从而增加婴猴成活率；而客观上又间接增加个体的友好行为、提高了雄性之间的容忍度、加强了个体间的交流与联系，最终促进亚洲叶猴从彼此独立的一雄多雌式的家庭群向家族式的大型重层社会演化。

（三）哪些灵长类，可以成为艾滋病研究动物模型？

缺乏直接感染艾滋病病毒的动物模型是制约艾滋病研究的关键瓶颈之一。平顶猴是目前报道唯一可感染人类艾滋病病毒的旧大陆猴，国内分布的平顶猴物种为北平顶猴。郑永唐团队和吴东东团队基于猕猴属大规模基因组数据分析，意外地发现狮尾猴与北平顶猴有最近的亲缘关系，而非传统分类上认为的南、北平顶猴的关系最近，提示狮尾猴可能与平顶猴一样可以感染艾滋病病毒。

此外，研究团队首次对北平顶猴进行了基因组测序，发现有3个与艾滋病病毒复制密切相关的基因。值得一提的是，尽管会感染病毒，但北平顶猴不会发病，此次研究筛选出了北平顶猴体内抑制艾滋病病毒复制的基因，为未来药物研发提供了参考。

灵长目是哺乳动物中种类最丰富的类群之一，包括16科82属520余种。作为人类近亲，灵长目是人类起源和演化、疾病发生机理以及传染病传播和疫苗研发的天然动物模型。解析和重构灵长类祖先到现代人类进化过程中的基因组变异图谱，有助于灵长目动物的保护和对人类演化的理解、疾病的防治。吴东东表示，这次《科学》专刊的发表，是灵长类基因组计划初步的成果，随着相关灵长类基因组数据的不断丰富，还将进一步推动灵长类动物物种多样性保护、灵长类演化机制和生命医学的研究工作。

标签：