雷富民研究組發現“幽靈漸滲”導致兩種柳莺深度線粒體分化的現象

  線粒體基因由于具有比核基因更快的突變率,使其能有效應用于近期分化物種的系統發育研究和估算物種分化時間。然而在某些特殊情況下,單個群體內或者兩個近期分化的物種之間,會出現多個深度分化的線粒體支系,這種現象我們稱爲深度的線粒體分化DMDdeep mitochondrial divergence),表示兩個種群之間在核基因組不分化或者分化不明顯的情況下具有非常深的線粒體分化,而不同的線粒體支系之間同時還伴隨著顯著的核基因流。我們以黃腹柳莺(Phylloscopus affinis)種組爲研究對象,通過基因組序列和多個表型數據(鳴聲、羽色和形態測量)的比較分析,發現分布于喜馬拉雅地區的黃腹柳莺(P. affinis)和分布于青藏高原東部的華西柳莺(P. occisinensis)之間的核基因和表型均無顯著分化,但其線粒體分歧時間達到了3個百萬年(圖1),是一種典型的DMD現象。另外,基于對種群動態、連鎖不平衡和基因組分化高峰區的分析,本研究推測在青藏高原東部分布的祖先種群(proto-Tickell’s)向西擴張並替代了當時分布于該區域但目前已滅絕的另一物種(圖2),而滅絕物種的線粒體以及少量核基因片段通過遺傳漸滲傳遞到了該擴張種群,形成了目前的黃腹柳莺。而此滅絕的物種則被稱爲“幽靈種”,與幽靈種之間的基因滲透現象則被稱爲“幽靈滲透”。 

  隨著基因測序技術的發展,近緣物種之間的基因漸滲現象在學界已經被廣泛認同。比如,化石DNA證明了現代人與其近緣類群尼安德特人和丹尼索瓦人均存在不同程度的基因漸滲,雖然後兩個人種已經滅絕,但其部分基因已經整合到部分現代人類的基因庫中,並且發揮著重要的作用。物種滅絕在自然界是很普遍的,我們的研究推測:和已滅絕物種之間發生“幽靈漸滲”的現象可能是自然界很常見但目前卻被廣泛忽略的一種現象。 

  該項工作以“‘Ghost introgression' as a cause of deep mitochondrial divergence in a bird species complex”爲題于2019731日在线发表于国际权威學術期刊Molecular Biology and Evolution。天龙棋牌雷富民研究員簣D殖孪哺毖芯繂T为論文的联合通讯作者;新加坡国立大学的Frank Rheindt和瑞典烏普薩拉大學的Per Alstr?m教授共同参与本项研究;天龙棋牌博士後张德志为論文的第一作者。该项研究得到国家自然科学基金重点项目(316300690)、中國科學院战略先导项目(XDB13020300)等項目的資助。(論文链接 

1 系統發育關系和分化時間估算。a線粒體樹;b核基因樹。

  2 推测的移动杂交区原理圖。黑色圆圈和白色方框分别代表两种柳莺祖先种群和已灭绝物种的线粒体,黑色虚线框簣D头分别代表祖先种群和已灭绝物种的杂交区及其移动的方向,从上到下表示时间序列。 

 

 

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