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北极熊

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北极熊

何时,如何以及为什么,生命之树的不同世系发生分歧,长期以来一直是进化科学的重点。 现在,必须要补充的一点是,似乎很多故事还与 纠葛 早已分开的分支。 古生物学研究了宏观进化的模式,并试图从描述转变为形式模型,以支持自然历史的长期发展。 系统发育学以细致入微的方式画出了树枝,并试图从多样化的形状和脉动中推断出模式。 人口遗传学集中在微观进化参数上,这些参数决定了特定谱系的遗传构成的通量。 漂移,变异和选择。 现在您有了新的领域,例如人口 基因组学,它将21世纪的技术与20世纪学科的问题和理论机制相融合(在这种情况下,是人口遗传学,就像系统遗传学是系统遗传学的扩展)。

Liu,Shiping,等。 “人口基因组学揭示了北极熊的最新物种和快速进化适应性。” 细胞157.4(2014):785-794。

Liu,Shiping,等。 “人口基因组学揭示了北极熊的最新物种和快速进化适应。” 细胞157.4(2014):785-794。

由于NIH等组织的货币投资(除其他因素外),-组学革命已经席卷全球 智人 第一的。 但是它正在发展,这很重要, 因为进化科学真的不能仅仅将其自身局限于人类领域。 最终的问题,例如为什么有这么多物种,实际上需要调查那里的世界变化的本质。 尽管如此,目前大多数的后人类工作似乎发生在经典的“模型生物”(如果蝇)或超凡魅力的生物中,尤其是大型哺乳动物。 中的新论文 手机在所有期刊中,属于第二类, 种群基因组学揭示了北极熊的近代物种和快速进化适应。 从标题可以推断出 北极熊和棕熊的系统发育史,以及两个不同谱系之间的进化遗传功能差异。 如您所见,他们的抽样范围仅限于特定人群,鉴于有限的测序资源,这是合理的。 他们有10只棕熊和79只北极熊,它们中的很多都有很好的遮盖力(约30倍非典型)。 这些推论必定是从这些人群中得出的,尽管它们在文本中承认您只能在有限的地理范围内走得那么远。


他们使用多种方法(IBS短文和“∂”)发现了大约500,000年前的北极熊和棕熊(或至少样本中的熊)分为两个种群。 更准确地说是479-343,000年前。 这与化石证据重叠。 它转化为大约20,000代前的祖先人口之间的分离。 作者指出:

……北极熊的独特适应可能不到20,500代就进化了; 对于大型哺乳动物来说,这确实是例外。 在这段有限的时间内,北极熊变得独特地适应了北极海冰上的生物,使它们能够生活在世界上最恶劣的气候和最恶劣的环境中。

在我看来这有点夸张。 实际上,尼安德特人与现代人的分歧仅是过去一代人的一半,而且有人可以说我们的两个血统也相当分歧。 话虽这么说,北极熊和棕熊之间显然存在巨大的可见差异和生理差异。 他们在模型中包括了过去有效人口下降的估计数,这大概是由于更新世冰川的紧急情况造成的。 利用已知的古生物学结果,他们暗示,北极熊血统的出现和衍生是在与棕熊祖先分离的一段时间内发生的。 换句话说,异源物种。 与早期工作相一致,他们还报告了两个血统之间长期基因流动的证据,特别是从北极熊到棕熊的基因流动。 这似乎是一个古老而连续的事件,近来已减弱(它们未检测到表明最近掺混的长单倍型)。

再次提醒您注意,因为此处的样本在地理位置上受到限制。 但是,使用诸如D统计之类的措施来推断人群之间的混合模式,似乎确实发现,关于有效人群减少的初步结论暗示了从小规模的初始创始人群体扩展到现存的世系。 一个人想知道这是否与大型哺乳动物的共同性,而大型哺乳动物是由于反复的冰川事件而形成的。 显然,我在这里包括人类,但对于人类,我们有很多证据表明,事实上,由于古老的DNA,已经有很多替代品。

他们在论文中报告的证据也许更具有说服力,即北极熊从其祖先的特定功能区域显示出许多进化变化。 北极熊是高度食肉动物,与棕熊表现出许多形态和代谢差异。 简而言之,就好像棕熊被摄入了高脂肪的饮食一样。 指示北极熊选择特征的功能区域在棕熊中没有相应的命中率,这不足为奇。 它们适应了不同的条件。 此外,据推测,北极熊的许多此类变化对人类都是有害的。 快速发展通常是通过破坏事物来实现的。 功能丧失。 所以不足为奇。 问题是北极熊如何运作? 另外,我想知道棕熊本身是否以我们尚不了解的方式衍生(这里的样本偏向北极熊)。 尽管棕熊是通才,但我认为棕熊可能更接近祖先形态。

他们得出了有趣的结论:

……以前从未报道过这种对饮食中脂肪和胆固醇水平长期升高的剧烈遗传反应。 在我们寻找人类心血管疾病的潜在遗传原因时,它肯定会鼓励超越标准模型生物。

就像悉尼布伦纳(Sydney Brenner)所说的那样,我们已经了解(或不了解)有关小鼠疾病的知识。

引文: Liu,Shiping,等。 “人口基因组学揭示了北极熊的最新物种和快速进化适应。” 细胞157.4(2014):785-794。

 
• 类别: 科学 •标签: 进化基因组学, 北极熊, 人口基因组学 

研究博客网站 几年前,有一篇论文问世,表明棕熊的棕熊 ABC群岛 阿拉斯加东南部的北极熊与北极熊的关系比其他棕熊更紧密。 更准确地说,北极熊和ABC棕熊形成了与其他棕熊截然不同的进化枝,因此“棕熊”类不是 单系。 这意味着,假设的棕熊祖先血统的所有后代都不是棕熊。 像爬行动物一样,棕熊可能是 副生的。 如果这是正确的话,尽管所有北极熊形态上都有差异,但它们可以被认为是棕熊的衍生和专业化血统。

这不仅仅是系统的奥秘。 物种的系统发育关系对其保护状况具有重要意义,这是由于北极熊的北极栖息地变化而引起的。

但是科学有一个陷阱: 它专注于线粒体谱系。 换句话说,母系,母系后裔。 这有技术原因,主要与从非重组mtDNA数据集生成系统发育树的易处理性以及提取这种遗传物质的难易程度有关(这很丰富)。 而且,在古代DNA的情况下,丰度仍然至关重要。

上周有一篇新论文 当代生物学 使用古代DNA样本重新检查了北极熊和棕熊的系统发育关系。 不幸的是,这导致了一些奇怪的标题: 研究发现,北极熊的祖先是爱尔兰棕熊. 我们正在重新审视“线粒体夏娃”的问题,将mtDNA谱系与该物种的总历史融合在一起 (当然,新闻的精美印刷通常暗示了这一细节,但标题没有。)

让我们看一下论文本身。 古代杂交与现代北极熊母系的爱尔兰起源:

成果
我们使用空间显露的系统地理学模型来估算在过去的242万年中以及当前和过去的地理范围内采样的120,000只棕熊和北极熊母系的动态。 我们的结果表明,这些母体的当前分布是由区域稳定性和来自冰龄避难所的快速,远距离扩散共同形成的。 此外,在整个晚更新世中,北极熊和棕熊之间可能发生了多次杂交。

结论
重建的棕熊和北极熊的母系历史具有两个显着特征。 首先,它是由剧烈和离散的气候驱动的扩散事件所打断的。 第二,这两个物种之间重叠的机会交配留下了很强的遗传烙印。 特别是,与灭绝的爱尔兰棕熊的可能的遗传交换构成了现代北极熊母系的起源。 这表明种间杂交不仅比以前考虑的更为普遍,而且可能是物种在环境恶化期间处理边缘生境的一种机制。

他们在方法中指出,他们“从23头古老的爱尔兰熊,30头历史性北极熊,8头全新世(约17 kya)早期北极熊和XNUMX头现代北极熊中提取了DNA”。 系统发育分析的主要结果如下所示:

如您所见,爱尔兰棕熊谱系现在介于ABC棕熊和北极熊之间。 这种树显示了棕熊的属植物,因为整个侧枝被赋予了所谓的另一种北极熊。 该系统树还显示了直到mtDNA谱系合并(回到最后一个共同祖先)为止的大概时间。 最大值约为120,000年。 如果这些结果是正确的 北极熊的血统与约30,000万年前已灭绝的爱尔兰棕熊分开了! 这是问题。 它与化石记录不符,化石记录表明北极熊和棕熊在十万年前就分开了。 而且,它与他们自己对100个标记的核分析不匹配,这也表明了超过20万年的合并。

为什么析取呢? 上面的树是mtDNA谱系。 以下是一组示意图,建议解释至少一些mtDNA结果。 在面板A中,您看到的人口场景与mtDNA完全一致,并且与化石和常染色体结果相矛盾。 在此模型中,北极熊最近是从棕熊中出现的。 在B和C中,您将看到杂交的场景,或多或少地比较复杂,它们说明了mtDNA如何掩盖更多复杂的人口统计过程,并替代了备用树:

我认为很明显,作者倾向于以下两种情况之一: 单独的mtDNA不能捕获北极熊的历史及其与棕熊的关系。 这有点具有讽刺意味,因为媒体代表根本没有关注这一点。

作者概述了一个自然历史场景,其中北极熊和棕熊的范围随着冰河时代和冰川间的变化而扩大和消退,并且这两个种群相遇时存在杂交时期。 由于偶然的原因,许多mtDNA谱系会随着时间的流逝而丢失,因此,北极熊的优势母体可能恰好是古代棕熊雌性的母体(或者,可能是偏爱的线粒体的自然选择)。 我不明白为什么这么令人惊讶,整个极地带都是潜在的接触点。

更广泛地讲,这可能使我们反思地理上广泛的哺乳动物在起作用的历史遗传过程的性质。 回想一下著名的 'X-女人',后来成为 德尼索万人参。 这个人的mtDNA与尼安德特人的差异远大于总基因组的差异。 为什么? 有多种技术原因,但请记住,在大约500,000年前的许多方面,人参的情况与棕熊和北极熊并没有什么不同。 关于分歧谱系之间杂交的一些相同见解可能会有用地应用。

引文: 爱德华兹(Edwards)CJ,马修(Suchard)MA,莱美(Lemey P),韦尔奇(J. Bradley DG和Shapiro B(2011)。 古代杂交和现代北极熊母体的爱尔兰血统。 当前生物学:CB PMID: 21737280

图片来源:艾伦·威尔逊(Alan Wilson)

 
• 类别: 科学 •标签: 基因, 基因组学, 系统发育, 北极熊 
拉齐布汗
关于拉齐卜·汗

“我拥有生物学和生物化学学位,对遗传学,历史和哲学充满热情,虾是我最喜欢的食物。如果您想了解更多信息,请访问http://www.razib.com上的链接”