犀牛演化历史

文章信息

  • 题目:Ancient and modern genomes unravel the evolutionary history of the rhinoceros family
  • 期刊和时间:Cell,2021.8.24
  • 作者:刘山林等
  • 单位:中国农业大学等

研究背景

  • 犀牛亚科现存的五个物种全部濒临灭绝
  • 犀牛角可作为传统的中药材
  • 犀牛体型仅次于大象
  • 没有可靠的演化历史被推演出来:
    因为更新世之前犀牛类群发生过大规模物种灭绝,所以缺乏生物类群的连续性,现生犀牛代表物种的角与其地理分布范围存在一定矛盾,比如亚洲苏门答腊犀牛和非洲犀牛都是双角,其他亚洲犀牛是单角。

研究结果

1、演化历史
  • 系统发育和分歧时间


    Figure 2A

注意:相关分析方法:1、将基因组划分成很多100kb的窗口,分别构建基因树,然后整合成全基因组的物种树

  • 基因流


    Figure 2BC

    图片表示4,7枝更近,8,9枝更近的结果是不绝对的,因为也有一些基因树支持4,9枝更近,7,8枝更近,或者4,8枝更近,7,9枝更近。

注意:(1)当各基因树存在显著的系统发育不一致时,提示物种间可能存在基因流或者ILS(incomplete lineage sorting);(2)用于构建基因树的序列内有重组断点可能会影响系统发育结果?所以作者还从每个100kb的滑动窗口内随机选取了5kb重新用于建树,以确认基因树确实不一致;(3)ILS可能是与genetic dirft相关的?作者在带有ILS的genetic drift的假设下进行了模拟,模拟结果与实验结果有差异时,他认为ILS和基因流共同造成了系统发育树的不一致;(4)D-statistics方法好像能区分基因流和ILS?

个人想法: 好像通过系统发育,分歧时间,分布区域和基因流等结果就能推测出物种的演化历史。所以,如果想研究某个物种的演化历史就应该先做这四个分析。

2、低的遗传多样性

Figure 3

A图计算了杂合率并于其他类群比较,B图计算了各犀牛基因组中近交片段的长度
注意:(1)全基因组的杂合率可以表示基因组范围的遗传多样;(2)基因组上的runs of homozygosity (ROH)分布可以用于揭示inbreeding的水平;

3、群体历史和mutational load
Figure 4
Figure 5

注意:(1)先前有研究表明长时间低水平的群体大小会清除有害突变,并保持低的遗传多样性;(2)ratios of loss-of-function (LoF; generally highly deleterious) versus synonymous mutations能反应mutational load

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