由德克萨斯农工大学兽医和生物医学科学学院的一个科学家团队领导的研究使有关哺乳动物多样化历史的激烈的科学辩论成为现实,因为它与非鸟类恐龙的灭绝有关。他们的工作为过去一亿年中哺乳动物的进化时间表提供了一个明确的答案

这项研究于4月28日发表在《科学》杂志上,是Zoonomia项目发布的一系列文章的一部分,该项目是一个由来自全球各地的科学家组成的联合体,正在使用历史上最大的哺乳动物基因组数据集来确定人类基因组在哺乳动物进化史中的进化历史。他们的最终目标是更好地确定人类和其他物种的性状和疾病的遗传基础。

德州农工大学的研究--由兽医综合生物科学系教授William J. Murphy博士和Murphy实验室的副研究科学家Nicole Foley博士领导--植根于系统发育学,这是生物学的一个分支,涉及生物和已灭绝生物的进化关系和多样性。

弗利在研究中的努力产生了迄今为止世界上最大的哺乳动物系统发育树。哺乳动物生命树"描绘了1亿多年来哺乳动物的进化过程,对Zoonomia项目的目标至关重要。

"核心论点是关于胎盘哺乳动物(在胎盘内发育的哺乳动物)是在消灭了非鸟类恐龙的白垩纪-古生代(或K-Pg)大灭绝事件之前还是之后分化的,"Foley分享道。"通过进行新型的分析,只有在Zoonomia的巨大范围内才有可能,我们回答了哺乳动物在哪里以及何时与K-Pg大灭绝有关的多样化和进化的问题。

这项研究与加州大学戴维斯分校、加州大学河滨分校和美国自然历史博物馆的合作者共同进行--得出结论,哺乳动物在K-Pg大灭绝之前就开始了多样化,这是大陆漂移的结果,大陆漂移导致地球上的陆块在数百万年内漂移开来又重新聚集在一起。另一个多样化的脉冲紧随恐龙的K-Pg灭绝之后发生,当时哺乳动物有更多的空间、资源和稳定性。

这种加速的多样化速度导致了哺乳动物品系的丰富多样性--如食肉动物、灵长类动物和有蹄类动物今天共享地球。

研究得到了美国国家科学基金会的资助,是由布罗德研究所的埃莉诺-卡尔松和克尔斯廷-林德布莱德-托领导的Zoonomia项目的一部分,该项目还比较了哺乳动物的基因组,以了解显著表型的基础--某些基因的表达,如棕色与蓝色眼睛--以及疾病的起源。

尼科尔-弗利和威廉-墨菲博士

Foley指出,胎盘哺乳动物之间的多样性既表现在它们的身体特征上,也表现在它们的非凡能力上。

"今天的哺乳动物代表了巨大的进化多样性--从微小的大黄蜂蝙蝠的呼啸飞行到巨大的蓝鲸游过地球广阔海洋时的慵懒滑行。"她说:"多个物种已经进化出回声定位,一些物种产生了毒液,而其他物种已经进化出抗癌和病毒耐受性。"

"能够在遗传水平上观察整个哺乳动物物种的共同差异和相似之处,可以帮助我们弄清基因组中对调节基因表达至关重要的部分。在不同的物种中调整这种基因组机制,导致了我们在今天的活体哺乳动物中看到的性状的多样性。"

Murphy分享说,福里解决的哺乳动物系统发育问题对Zoonomia项目的目标至关重要,该项目旨在利用比较基因组学的力量作为人类医学和生物多样性保护的工具。

"他解释说:"Zoonomia项目真的很有影响,因为它是第一个一次性将241种不同的哺乳动物基因组进行配对的分析,并利用这些信息更好地了解人类基因组。把这个大数据集放在一起的主要动力是能够把所有这些基因组与人类基因组进行比较,然后确定人类基因组的哪些部分在哺乳动物的进化历史过程中发生了变化。"

确定基因的哪些部分可以被操纵,哪些部分不能被改变而不对基因的功能造成伤害,这对人类医学很重要。墨菲和弗利的同事之一,德克萨斯农工大学的遗传学家Scott Dindot博士最近在《科学转化医学》杂志上的一项研究,使用比较基因组学方法开发了一种分子疗法来治疗安吉尔曼综合症,这是一种毁灭性的罕见神经遗传疾病,由大脑中的母体UBE3A基因的功能丧失引发。

明确地回答关于哺乳动物起源时间的激烈争论,并产生一个扩大的系统发育,为未来几代研究人员奠定基础,这既是有意义的,也是有收获的。