詹祥江实验室合作揭示羊驼和美洲驼驯化起源机制

  享有“南美洲脊梁”之称的安第斯山脉,南北全长8900余千米,是世界上最长的山脉,也是最重要的物种驯化摇篮之一,许多广为人知的驯养动物起源于此,其中就包括羊驼(Vicugna pacos)和美洲驼(Lama glama)这两个具有重要经济价值的骆驼科驯化物种。它们对于安第斯地区的经济和生活极为重要,羊驼毛可作为优质毛织品的原料,美洲驼则是当地的主要驮畜之一。然而,羊驼和美洲驼究竟由哪些物种如何驯化而来,国际上一直存在广泛争议:基于考古或形态学的研究认为,羊驼驯化自原驼(L. g. guanicoe)、骆马(V. v. vicugna)、或美洲驼和骆马的杂交,美洲驼则驯化自原驼,而基于少量分子标记的一些研究则表明羊驼驯化自骆马,美洲驼驯化自原驼。

  2020年7月2日,中国科学院动物研究所詹祥江团队与来自山西农业大学、英国卡迪夫大学、华大基因、智利比奥比奥大学等国内外机构的科学家合作,在国际遗传学刊物Genome Biology杂志上在线发表题为“Genomic analysis of the domestication and post-Spanish conquest evolution of the llama and alpaca”的研究论文(https://doi.org/10.1186/s13059-020-02080-6),回答了羊驼和美洲驼的起源问题,发现两个物种之间存在大范围的不对称基因渐渗现象。通过对渐渗发生时间及近期有效种群大小波动进行推断,揭示了发生于十六世纪30年代的西班牙殖民南美洲事件对当地传统畜牧业所造成的可能影响。

  研究人员广泛采集了安第斯山脉4个相关物种28个个体的血液样品,通过对全基因组序列分析和系统发生树构建,发现羊驼起源于骆马,而美洲驼则驯化自原驼。为了回答羊驼和美洲驼起源为何在以往存在众多争议,研究人员对遗传结构和局部祖先推断(Local Ancestry Inference)的分析发现,两个物种之间存在大范围的不对称基因渐渗现象:羊驼中高达36%的基因组成分来自于美洲驼的渐渗,而羊驼渗入到美洲驼的基因组比例仅为5%。这应该是造成以往相关研究存在争议的主要原因,因为线粒体DNA、微卫星或Y染色体上的分子标记无法从全基因组水平上揭示这一现象。为了进一步了解羊驼和美洲驼在驯化史上发生了什么故事,研究人员通过对两个方向的渗入片段构建“重组-衰减”模型,发现渐渗发生的时间大约为500年之前,与1530年代西班牙殖民南美洲时期相吻合,从驯化起源的角度揭示了西班牙征服南美洲后对当地传统畜牧业管理方式所造成的改变和冲击。

  该项研究工作由来自中国、英国、智利、秘鲁、丹麦等国家的科学家合作完成。山西农业大学范瑞文教授、中国科学院动物研究所博士研究生谷中如、华大基因光宣敏工程师和比奥比奥大学的Juan C. Marin教授为文章共同第一作者,中国科学院动物研究所詹祥江研究员、卡迪夫大学Michael W. Bruford教授和山西农业大学董常生教授为论文共同通讯作者。研究工作得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金创新研究群体、“中国科学院动物进化与遗传前沿交叉卓越创新中心”等项目和计划的资助。

图1. 安第斯山脉地区的羊驼、美洲驼、骆马、原驼 (注:图片来自于《Gold of the Andes》一书)

图2. 南美洲羊驼、美洲驼驯化起源机制和基因渐渗现象

  • 2020-07-02

    王琛柱团队发现蛾子的产卵器能嗅到植物气味

    在自然界中,嗅觉对于大多数动物的生存至关重要。昆虫作为地球上数量最多的动物类群,具有发达的嗅觉系统,用它来寻找伴侣、食物和产卵场所,还能躲避天敌。触角通常被认为是昆虫的“鼻子”,科学家对它的研究广...

  • 2020-06-29

    雷富民团队研究发现鸟类喙型进化新的主效基因

    经典的定量遗传学研究发现,大多数表型是一种多基因控制性状(polygenic trait)。在这种模式下,自然选择往往同时作用于多个基因位点,导致少数具有主要效应(major effect)的基因座和许多具有微量效应的基因座...

  • 2020-06-29

    朱顺义团队揭示蝎毒素捕获猎物钠通道的分子和进化基础

    6月18日,国际进化生物学领域重要期刊《Mol Biol and Evol》在线发表了中国科学院动物研究所朱顺义研究员团队在蝎毒素分子和进化研究领域的最新科学发现(How a Scorpion Toxin Selectively Captures a Prey Sodi...

关于我们
联系我们
地  址:北京市朝阳区北辰西路1号院5号
邮  编:100101
电子邮件:ioz@ioz.ac.cn
电  话:+86-10-64807098
传  真:+86-10-64807099
友情链接