个人中心
我是园区
退出
您还不是认证园区！
赶快前去认证园区吧！
点评丨张亚平 院士、魏辅文 院士
黔金丝猴（Rhinopithecus brelichi，the gray snub-nosed monkey) (李贵云拍摄）
物种的形成机制是生物学领域最吸引人的问题之一，也是最大的难题之一，达尔文将其称为‘谜中之谜’。近年来，国内外研究人员已经揭示了杂交在物种形成过程中的重要作用。杂交物种形成，是指两个物种通过杂交的方式融合，快速形成新物种和新表型的过程。虽然杂交被认为是植物、昆虫、鱼类以及鸟类中适应性辐射类群形成的重要机制，但是杂交物种形成过程及其分子机制，特别是在哺乳动物中鲜有报道。杂交物种形成在哺乳动物多样性的起源和演化过程中发挥着何种作用？其分子遗传机制是什么？这些问题亟待深入探索。
2023年6月2日，云南大学于黎研究员团队和四川大学刘建全教授团队在Science上发表题为“Hybrid origin of a primate, the gray snub-nosed monkey”的长篇研究论文。研究人员揭示了灵长类动物黔金丝猴（Rhinopithecus brelichi，the gray snub-nosed monkey) 的杂交起源和其独特毛色产生的分子机制。
研究发现，黔金丝猴可能是由滇金丝猴/怒江金丝猴的祖先与川金丝猴在约180万年前的杂交起源的新物种；杂交物种形成事件可能导致了黔金丝猴黑灰色与金色相间的“马赛克式”毛色性状。研究人员成功鉴定到了一系列可能在黔金丝猴杂交物种形成过程中发挥了重要作用的毛色性状相关的候选基因，并提出黔金丝猴独特的毛色性状很可能促进了与两个亲本的合子前生殖隔离，使其继续独立演化并最终形成新的物种。这是首次在哺乳动物灵长类中报道的杂交物种形成及其机制，揭示了其在灵长类物种形成和表型多样化过程中的重要作用，极大增加了人们对物种形成机制的理解，和对生物多样性起源和演化的认识。
该研究作为Science期刊灵长类基因组专刊（the Primate Genome Project）的重要组成部分之一，于2023年6月2日正式在线发表。于黎团队吴宏教授、刘建全团队王则夫博士（现为南京林业大学教授）、于黎团队章誉兴博士生为该文共同第一作者，于黎研究员和刘建全教授为该文共同通讯作者。
原文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl4997
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add3580
两个物种通过杂交产生第三个物种，即杂交物种，是物种形成的重要方式之一。杂交成种已有一些研究报道，特别是通过两个物种杂交形成多倍化，即异源多倍化，在植物以及动物的鱼类等类群中相对常见。我们报道的鲫鱼就是通过远缘物种杂交多倍化形成的。但不经过多倍化的杂交物种形成，即同倍性杂交物种形成，在脊椎动物中报道比较少见。近年来报道的几种鸟类物种是同倍性杂交起源，由于它们各自的亲本物种都还存在，杂交成种的时间相对较晚，比较容易追述和证实。但是，哺乳动物中报道的杂交物种形成例子则非常稀少。
2023年6月2日，云南大学于黎研究员和四川大学刘建全教授团队在Science联合发表了题为Hybrid origin of a primate, the gray snub-nosed monkey的研究成果（Science 380: eabl4997; https://doi.org/10.1126/science.abl4997）。他们采用群体基因组学和分子功能验证等综合手段，揭示了我国西南山地特有濒危物种黔金丝猴的杂交起源历史。灵长类物种间的形态特征差异明显，尤其是毛色。研究人员通过群体基因组分析，发现黔金丝猴基因组上来自亲本物种的特有等位变异都是在群体上非常一致地镶嵌存在，因此可以排除近期杂交导致的部分个体遗传渗入；作者也排除了不完全谱系筛选导致的等位基因共享可能性。其研究揭示了黔金丝猴是来自于滇金丝猴/怒江金丝猴的祖先与川金丝猴之间的杂交。作者还利用他们开发的方法鉴定了有可能与黔金丝猴杂交成种相关的基因：参与毛色表型形成的多个基因，分别来自具有黑灰色毛色表型的滇金丝猴/怒江金丝猴祖先与具有金色毛色表型的川金丝猴；这些交替继承的基因组合产生黔金丝猴的毛色新表型，可能促进了与两个亲本物种的交配前生殖隔离。作者在群体水平还鉴定到了许多交替继承的固定差异基因参与精子、受精卵等发育，有可能与交配后生殖隔离相关。
该研究的独特之处是在哺乳动物中发现了一个新的杂交物种形成事件，尤其这是首次在非人灵长类动物中发现同倍性杂交物种形成。这一发现也说明，利用系统发育分析方法构建哺乳类‘生命之树’时，也要考虑杂交物种形成导致的‘网状树’状况。
物种形成过程和相关关键基因的鉴定，一直是生物学研究的热点领域。一般情况下的物种形成是一个祖先物种“一分为二”形成两个物种的过程，其物种形成的标志是物种间生殖隔离的产生。在这一过程中，自然选择和地理隔离等因素起到了重要作用：自然选择（含性选择）能够促使等位基因的适应性分化并最终导致合子前生殖隔离，地理隔离和自然选择造成的多个位点的遗传分化则可能导致合子后生殖隔离。此外，不同于常见的“一分为二式”的物种形成，杂交物种形成是指两个已有物种通过杂交的方式形成另一个新物种的过程。杂交物种形成又可进一步分为异源多倍化物种形成和同倍性杂交物种形成两种类型。异源多倍化物种形成在植物和鱼类中比较常见，其过程中来自各自亲本的染色体可以相互配对，杂交物种与亲本物种由于染色体倍性不同而形成生殖隔离，该过程中的分子遗传机制较为明晰。然而，对同倍性杂交物种形成的过程、机制和相关关键基因的研究依然少有报道，非人灵长类动物中的相关研究未见报道。
北京时间2023年6月2日，云南大学于黎和四川大学刘建全团队在Science联合发表了题为Hybrid origin of a primate, the gray snub-nosed monkey的研究成果（Science 380: eabl4997 https://doi.org/10.1126/science.abl4997），揭示了我国西南山地特有物种黔金丝猴（Rhinopithecus brelichi）的同倍性杂交起源。
基于全基因组数据，作者们发现所分析的黔金丝猴全部个体在全基因组尺度上均稳定地存在两个亲本谱系间分化基因的镶嵌痕迹，这与杂交渗入只会导致部分个体具有近缘物种的特有等位基因明显不同；利用多种方法严格排除了不完全谱系筛选等可能后，可信地证实了黔金丝猴的杂交起源。研究表明，黔金丝猴是由滇金丝猴/怒江金丝猴的祖先谱系（黑灰色毛色）与川金丝猴（金色毛色）在约180万年前通过杂交的方式起源的新物种。随后，利用团队自行开发的杂交物种形成关键基因的鉴定方法，揭示了黔金丝猴杂交起源过程中，控制毛色的多个基因座位上的等位基因分别来自两个不同的亲本谱系，从而产生了黔金丝猴黑灰色与金色相间的“马赛克式”毛色表型，进而可能导致其与两个亲本物种间形成合子前生殖隔离。对于这些多位点分化等位基因在毛色表型演化中的功能，研究人员通过体外分子生化实验进行了验证。这是首次在灵长类动物中发现同倍性杂交物种形成现象，鉴定了驱动杂交物种起源的关键基因；并且这个杂交物种形成事件，是相对古老的杂交物种形成事件，因为参与的一个物种已经分化为两个现有物种，与其他动物中报道的参与杂交物种形成的物种都还存在的情况，显著不同。此外，鉴定到的物种形成关键基因，在群体中全部固定，很可能是杂交物种早期起源时、促进其与亲本物种生殖隔离的关键基因。
此外，6月2日Science Advance（ 9: 10.1126/sciadv.add3580）还同时报道了吴东东、张国捷、郑永唐、刘建全等团队合作关于猕猴属食蟹猴组的古杂交起源历史，也成功鉴定了导致杂交物种形成的关键基因。这两个研究表明，杂交物种形成做为一个独特的成种机制，在非人灵长类的物种形成和多样化过程中起到了重要作用，并且使用基因组数据和相应的研究方法，能鉴定到与新表型出现、新物种起源早期生殖隔离密切相关的关键基因。
转载须知
【非原创文章】本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经作者的允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。
