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中美与中英两科研小组并肩在《当代生物学》发

  中美两国科研团队和中国与英国“当代生物学”并列发表论文

  近日,“生物学”同时在线发表了两篇与大陆学者在线相关的文章:一位是密歇根大学访问研究员,中国科学院昆明动物研究所副研究员李颖,一位研究生在昆明动物研究所的刘震和研究员施鹏和美国密歇根大学教授张建志发表了“听觉基因Prestin聚集回声定位蝙蝠和鲸鱼”;另一位是华东师范大学博士研究生刘洋,研究生沉斌,韩秀群和他的导师张淑仪教授和英国学者罗斯特博士共同发表的“回声定位蝙蝠与海豚基因序列融合演化”。三国学者留下了“文人尊重”的科学结语。汇聚进化是指不同分类群独立演化出类似的特质事件,汇合与进化在形态上无处不在,也是重要的证据支持达尔文的自然选择理论。然而,迄今为止在分子水平上还有一些罕见的趋同和进化的例子。大多数蝙蝠都具有高频回声定位能力,回声定位和飞行也是蝙蝠生存,繁殖和适应自然的重要特征。在张淑仪和Rossiter等人的联合文章中。 (2008)在美国科学院(PNAS)中,Prestin基因在两个进化上独立的回声定位蝙蝠中经历了进化进化。他们还表明,这个过程是由自然选择驱动的。随后,中美两国,中国和英国的学者各自独立思考了另一个更深入的话题:鲸鱼本身是除蝙蝠之外具有发达回声定位能力的另一类哺乳动物;回声定位的蝙蝠和回声鲸之间的听觉基因是否有任何进化趋同?为了从分子水平探讨这一问题,中美学者从回声海豚基因组中扩增了听觉相关基因prestin,并采用最大似然法,最大简约法,蝙蝠等哺乳动物prestin基因进行进化分析。他们发现用Prestin蛋白质序列构建系统发生树时,三种方法都会回声定位蝙蝠和海豚,而使用同义突变核苷酸位点构建的系统发育树也很好地满足其物种树。为了解释这种不一致性,他们使用了两种树比较方法,分别比较祖先序列和现存序列,找出引起这种差异的位点。经过仔细的论证,排除了其他可能的贡献者(DNA污染,长时间吸引力,水平基因转移,对氨基酸使用的偏好等),他们最终认为这种现象的出现是适应性并行进化,并确定了11个并行进化点。这11个位点的平行进化可能允许蝙蝠和鲸鱼prestin蛋白在回声定位期间检测高频超声。这项工作朝着探索回声定位的分子机制迈出了重要的一步。英国学者提出假设:鲸鱼的回声定位和蝙蝠Prestin基因也可能在分子水平上存在趋同进化。 Prestin基因编码的蛋白在耳蜗外耳毛细胞中表达,与耳蜗对声频的敏感性和选择性有关。经过实验,从基因组DNA中获得了7种鲸鱼prestin基因序列。通过Prestin基因树的构建和选择压力的分析,发现四种高回声定位能力的海豚和回声定位蝙蝠在基因树中聚集成一个高度支持的单线群,具有明显的收敛和进化的可能。同样令人兴奋的是两个非回血鲸须鲸与它们的表亲,猕猴共同聚集在基因树中,而不是回声定位蝙蝠。排除长枝吸引和基因转移等其他非自然选择因素的影响后,证实两个独立产生的高频回声定位物种之间存在收敛演化的结论。有趣的是,加入抹香鲸序列后,两种回声定位物种趋同进化的信号明显减弱。因此,他们得出结论认为,高频率声音的敏感听觉而不仅仅是回声定位是两个相关的动物群体(蝙蝠和海豚)之间基因序列进化收敛的原因。随着两队自主学习的结束,他们了解到对方也在做研究,所以两队保持着联系,为现代生物学做出了贡献,接受并发表了这两个独立完成的研究文件。点击

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