北京生物多样性论坛第二期顺利举办

  2023年4月10日,北京生物多样性论坛第二期在中国科学院动物研究所顺利举办。本期论坛主题为“动物进化与适应”,武汉大学赵华斌教授、中科院动物所葛德燕研究员和朱平芬博士受邀作报告。论坛由北京生物多样性科学研究会副理事长、中国生态学会动物生态专业委员会主任、中科院动物所李明研究员主持,线下线上共有140多人参加。
  赵华斌教授从脊椎动物味觉、蝙蝠食性演化和蝙蝠ACE2受体功能演化等三个方面介绍了其及研究团队多年来在追踪动物食性多样性的分子演化历史领域的研究进展。1)蝙蝠根据食性可以大致分为食果蝙蝠、吸血蝙蝠和食虫蝙蝠,研究发现吸血蝙蝠甜味基因缺失,行为学实验显示食虫蝙蝠不能感知甜味,但其甜味基因可以正常表达,从而提出蝙蝠食虫食性驱动甜味功能丢失的新机制。在脊椎动物中,两栖动物的苦味基因数目最多,且由于变态发育的特点,幼体和成体食性不同。通过研究牛蛙蝌蚪和成蛙的味觉表达与功能差异,发现其不同发育阶段使用不同的味觉表达受体基因集,从而提出不同发育时期脊椎动物不同食性差异驱动味觉演化的新假说;以往的研究证明视觉、听觉和嗅觉等感觉系统引起新物种形成,通过研究盲鼹鼠两个不同种群的栖息环境及食物资源差异,发现味觉基因的环境适应推动盲鼹鼠的新物种形成,从而提出味觉感觉系统能促进新物种形成的科学假说。2)通过研究蝙蝠和另外119种兽类基因组,发现消化昆虫血液的海藻糖酶基因是蝙蝠及其它哺乳动物食性多样性演化的新的标记基因;此外,相对于食虫蝙蝠,食果蝙蝠在免疫基因中表现出谱系特异性的分子适应特征,提示其对病毒感染的耐受性更强,是食果蝙蝠成为较多病毒自然宿主的原因之一。3)通过46种蝙蝠ACE2受体和新冠病毒结合的研究发现,大部分蝙蝠物种很可能不是新冠病毒的自然宿主,它们的食性、栖息地和能否支持新冠病毒感染没有相关性,从而纠正了人们对蝙蝠的刻板印象,为新冠病毒溯源和蝙蝠物种多样性保护提供了新的证据。
  中科院动物所葛德燕研究员以啮齿目鼠科白腹属和兔形目鼠科鼠兔属为例,介绍了其及研究团队近年来在整合形态、基因组和生态数据探讨啮齿类动物物种组成和多样性格局,起源和扩散历史,以及关键进化规律和适应机制等领域的研究进展,分享了今后待开展的工作内容。1)围绕重要疫源动物白腹鼠属,研究组发现其被严重低估的物种多样性,摸清中高海拔分布种类种群演化历史,开展中国动物志编写工作,解决社鼠种团分类问题并发现藏东南新种剑纹社鼠,揭示白腹鼠属栖息地泛化种类种群演化历史,解决针毛鼠种团分类问题,发现西藏吉隆新种冯氏白腹鼠,解决安氏白腹鼠种团分类与分布问题。最新的研究证实白腹鼠属起源于青藏高原东南缘,具有四种扩散模式,发现高原特有种灰腹鼠适应性进化最明显;发现广域分布物种具有较高的遗传多样性,相比较狭域分布物种,二者在13号染色体上存在显著分化。2)围绕兔形目鼠科鼠兔属,研究组解决兔形目大量分类学难题,整合化石和现生种阐明鼠兔类起源和进化、发现兔形目属级阶元系统发育信号丢失、解释鼠兔热激蛋白基因家族的适应性进化规律、揭示鼠兔颅骨进化规律、阐明土地使用策略变化对鼠兔栖息地的影响、总结古基因渗透在线粒体基因组和核基因组系统发育冲突及表型多样化中发挥的作用、解决耗兔亚属的分类学疑难问题。最新研究揭示关键性状进化的基因组学机制、杂交驱动近缘种种群动态和适应性进化机制。今后,研究组将重点开展如下工作:a. 厘清中国及周边地区分布种类;b. 阐明辐射分化成种机制/灭绝机制;c. 阐明关键鼠害爆发成灾遗传机制;d. 阐明关键性状(形态/行为/生态)进化机制。
  朱平芬博士介绍了关于哺乳动物社会组织与寿命关联演化的研究。哺乳动物的社会组织主要分为独居、配对和群居三大类。其中,群居形式多样,包含以裸鼹鼠为代表的类似蜜蜂的真社会和以金丝猴为代表的灵长类动物的重层社会。群居又可以根据成年雌性和成年雄性独居或与多个异性共居的情况,划分为一雄多雌、一雌多雄和多雄多雌。同时,不同哺乳物种的最大寿命也呈现较高多样性,如鼩鼱的寿命约2年,而弓头鲸的寿命却长达200多年。因此,为了探究哺乳动物的社会组织和寿命之间是否存在关联演化,朱平芬博士及所在研究组成员开展了二者之间跨物种比较研究。该研究利用系统发育比较分析方法对974种哺乳动物的社会组织和最大寿命进行分析,控制体重等其他影响寿命的因素,发现群居物种比独居物种更长寿;并且,在群居物种中,短寿向长寿的转化率更高,也就是寿命的演化依赖于社会组织的演化。进而通过94种哺乳动物的脑转录组比较分析,鉴定出31个共享基因以及激素和免疫相关的通路,这些基因和通路表达水平和进化速率均与社会组织和寿命显著相关,可能广泛参与了社会组织与寿命的关联过程。该研究结果不仅明确了哺乳动物中社会组织与寿命存在关联演化,还探索了参与这一关联演化过程中相关通路和分子,对于理解哺乳动物适应性辐射具有一定的意义。

  李明研究员对三位报告人的精彩报告表示感谢,并对论坛进行了总结。他指出,三位报告人从食性、物种和寿命等不同进化角度,介绍了应用宏观和微观相结合的研究方法,通过大尺度和跨物种的海量数据分析得出的动物进化和适应的多样性研究成果,很好的契合了北京生物多样性论坛的宗旨。同时,他感谢北京生物多样性科学研究会、中科院生物多样性委员会和中国生态学会动物生态专业委员会对本次论坛的支持,希望今后继续举办这样的学术活动。
                                                                                    (封面图片拍摄:中科院动物所朱平芬博士)

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