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从绵羊和牛到长颈鹿基因组研究揭示了反刍动物的进化

  • 2019-07-05 18:37:51

一组研究人员对反刍动物的基因组进行了详细研究,为他们的进化和成功提供了新的见解。反刍动物包括鹿和羚羊,以及绵羊,山羊,牛和它们的野生亲戚,在全球许多生态系统中繁衍生息。它们的大小范围从马来西亚的小型小鹿到高耸的非洲长颈鹿。

这项由昆明动物研究所的Wen Wang和Guojie Zhang以及丹麦哥本哈根大学的Rasmus Heller领导的新研究今天(6月21日)在科学上发表,包括加州大学戴维斯分校进化与生态学系的Harris Lewin教授和基因组中心。

反刍动物是美国和世界农业系统的重要组成部分。仅在美国,农场和牧场就估计有9500万头牛,估计有520万只绵羊和200万只山羊。

“随着世界各地的生态系统开始显示气候变化的影响,了解基因及其变种可以帮助保护受威胁和濒危的反刍动物物种。它还可以提供资源,帮助减轻气候变化对农业的影响商品,如繁殖牛,更适应更温暖,更干燥的气候,“勒温说。

该团队产生了超过40万亿个碱基对的原始DNA序列,并将它们组装成44个物种的基因组。基于这些数据,他们能够为反刍动物创造一个新的家谱 -在反刍动物出现在32到3900万年前的一些最早的分支上放置最大的(长颈鹿)和最小的(小鹿)。

“这项研究中产生的数据为这个生态和经济上重要的哺乳动物群提供了基础的基因组路线图,”Lewin说道,他也是地球生物基因组计划的主席,该计划是全球努力对全球所有真核生物的遗传密码进行测序 - 大约1.5百万种已知物种,包括所有植物,动物,原生动物和真菌。“这不仅是了解进化如何塑造反刍动物的重要资源,而且也是了解遗传性疾病等理想和不良特征的基础。”

基因为独特的消化系统

所有反刍动物都有一个专门的,多腔的胃,允许他们使用微生物发酵他们吃的植物,并带来材料进一步咀嚼,帮助消化。这种高度专业化的消化系统使反刍动物能够充分利用其他难以消化的纤维素。

该研究表明,在反刍动物中鉴定的295个新进化基因中,许多与消化系统有关,例如分隔胃的结构和功能 - 瘤胃,胃和皱胃。

该团队还确定了许多与角和鹿角相关的基因。反刍动物通常具有可以在防御或交配行为中起作用的角或鹿角。

研究人员还能够确定物种水平的进化变化。作为最高的陆生动物,长颈鹿具有独特的身材和体形,可能适应它们的稀树草原栖息地。研究人员发现,在与骨骼发育相关的366个基因中,115个基因具有长颈鹿特异性突变。

反刍动物基因组也可能证明人类对这些动物的影响。当研究人员使用一种方法来推断过去的种群规模时,他们发现超过一半的物种从10万到5万年前大幅下降 -现代人类离开非洲并在全世界传播。

研究人员创建了反刍动物基因组数据库,这是他们研究中提供的基因组和转录组学数据的公共集合。

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