基因組洞察揭示云豹的進(jìn)化史，為保護(hù)提供信息

2025-12-12 07:42:13 分類：焦點(diǎn) 閱讀(8)

云豹基因組組裝和系統(tǒng)發(fā)育測試結(jié)果。組洞(一)MCL。察揭V型《189-4143》南京玄武區(qū)外圍女服務(wù)提供外圍女小姐上門服務(wù)快速安排人到付款(B)云豹(左)和家貓(右)之間染色體排列的示云史Circos圖。比較包括氣相色譜含量(I)、豹的保護(hù)基因密度(II)、提供重復(fù)元件[III:短散在核元件(SINE)、信息IV:長散在核元件(LINE)和V:長末端重復(fù)(LTR)]，基因進(jìn)化以及20kb滑動窗口中基因組共線性的組洞內(nèi)部曲線。(Neofelis屬和Panthera屬的察揭系統(tǒng)發(fā)育重建和估計(jì)的分歧時間(每個節(jié)點(diǎn)附近的黑色數(shù))。擴(kuò)展和收縮的示云史基因家族(紅色和藍(lán)色數(shù)字)顯示在每個分支附近。(D)通過50-kb滑動窗口測試的豹的保護(hù)新貓科動物每條染色體上基因組系統(tǒng)發(fā)育不一致的分布。不同的提供顏色代表(E)中所示的T0至T3的可變系統(tǒng)發(fā)育拓?fù)洹?E)T0到T3的信息四個最頻繁滑動樹的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以及估計(jì)的基因進(jìn)化發(fā)散時間。NNE，neo felis neo flosa；內(nèi)奧菲利斯·迪亞迪·NDI；FCA，貓。V型《189-4143》南京玄武區(qū)外圍女服務(wù)提供外圍女小姐上門服務(wù)快速安排人到付款(Neofelis與老虎[Panthera tigris (PTI)]、豹[Panthera pardus (PPA)]和獅子[Panthera leo (PLE)]之間的基因滲入試驗(yàn)。不同的顏色標(biāo)記了從1到6的六個“三元組”測試。信用:uux.cn/科學(xué)進(jìn)展(2023)。DOI: 10.1126
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)（塔瑪拉西·吉萬達(dá)拉）：從生態(tài)學(xué)和形態(tài)學(xué)的角度來看，被稱為Neofelis nebulosa的云豹是一種獨(dú)特的大型貓科動物。由于人類有針對性的狩獵活動和棲息地的喪失，這些物種受到威脅。進(jìn)化生物學(xué)家試圖通過有效的保護(hù)措施來理解物種的遺傳和進(jìn)化。
在科學(xué)進(jìn)展發(fā)表的一項(xiàng)新研究中，袁家慶和來自中國、美國和英國的生命科學(xué)、地球科學(xué)、自然科學(xué)、遺傳學(xué)和綜合生物科學(xué)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)描述了對新貓科動物的全基因組、群體遺傳學(xué)和適應(yīng)性進(jìn)化的全面調(diào)查。
Neofelis屬出現(xiàn)在更新世，這與冰川引起的氣候變化相吻合，導(dǎo)致了稀樹草原和雨林的形成。
這些氣候結(jié)果導(dǎo)致了與云豹物種牙齒、色素沉著和尾巴發(fā)育中的基因功能相關(guān)的自然選擇。雖然人口下降和雜交導(dǎo)致遺傳多樣性減少，但有害的基因變異影響了物種繁殖，突出了有效保護(hù)努力的重要性。
大陸云豹
Neofelis nebulosa和Neofelis diardi是現(xiàn)存的兩種云豹，它們是構(gòu)成豹亞科的五種大型貓科動物的近親。由于云豹高度適應(yīng)樹上的生活方式，它們有寬大的爪子和長尾巴來保持平衡，靈活的腳踝可以頭朝下從樹上下來。這些物種擁有與身體大小比例最大的上犬齒，犬齒與劍齒貓的比例相似。盡管它們的上部犬齒很大，但云豹并不像劍齒虎那樣殺死獵物，而是用致命的頸背撕咬。

新貓科動物樹棲適應(yīng)的基因組特征。(A)新貓科動物中具有適應(yīng)性進(jìn)化特征的基因。(B)在現(xiàn)存的現(xiàn)代貓科動物中，云豹的上犬齒長度與髁突基底頭骨長度之比最大。(C)在WNT-APC-β-連環(huán)蛋白途徑的模型中，正向選擇的APC基因在調(diào)節(jié)牙齒發(fā)育中是重要的。(D)在現(xiàn)存的現(xiàn)代貓科動物中，云豹的尾巴長度與頭部和身體長度的比例最高。(E)示意圖顯示了胚胎中與軀干(Oct4和Gdf11)和尾芽(Gdf11、Lin28、Hox13和TBXT)相關(guān)的關(guān)鍵基因，與大多數(shù)其他現(xiàn)代貓相比，Lin28和TBXT的特定突變基因可能會影響云豹長尾的發(fā)育。(F和MC1R中氨基酸置換的位置影響黑素細(xì)胞中黑素體形成的調(diào)節(jié)。ATP，腺苷5′-三磷酸；cAMP，腺苷3′，5′-一磷酸；PKA，蛋白激酶A；MITF，小眼癥相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子。(H)基因MYSM1和GOLGB1的趨同進(jìn)化與云豹和大理石貓的色素沉著形成有關(guān)。信用:uux.cn/科學(xué)進(jìn)展(2023)。DOI: 10.1126
這些物種是南亞特有的，跨越喜馬拉雅山到巽他蘭。雖然被認(rèn)為是一個單一種屬，但新貓科動物包括兩個物種。大陸云豹N. nebulosa分布于尼泊爾、印度、中國南部；以及目前生活在婆羅洲和蘇門答臘島上的巽他云豹。這兩個物種被列為易危物種，僅在熱帶森林中被發(fā)現(xiàn)——在過去的二十年中，它們經(jīng)歷了30%的棲息地喪失。
生成參考基因組
在這項(xiàng)研究中，袁和他的同事建立了大陸云豹染色體水平的參考基因組，以進(jìn)行比較基因組學(xué)研究，旨在揭示兩個物種形態(tài)適應(yīng)背后的基因組特征。他們重建了生物的種群歷史，以調(diào)查與古氣候變化有關(guān)的物種起源的種群瓶頸。
這項(xiàng)工作進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了物種遺傳多樣性的減少和有害突變的積累，以了解野生和圈養(yǎng)物種的有效管理。
基因組數(shù)據(jù)
研究人員對雌性N. nebulosa和雌性N. diardi的基因組進(jìn)行了測序，以了解云豹遺傳進(jìn)化的歷史。該小組包括大陸云豹和家貓之間的基因組比較。然后，他們將N. nebulosa的基因組與三種Panthera物種(老虎、獅子、豹和家貓)進(jìn)行比對，作為外群。
結(jié)果顯示，新貓科動物和黑豹之間的分歧發(fā)生在大約619萬年前。看來食草動物種群的快速多樣性導(dǎo)致了大型哺乳動物食肉動物的進(jìn)化，包括豐富的食物來源。
該小組將Neofelis的分歧時間歸因于早更新世期間發(fā)生的冰川運(yùn)動，當(dāng)時收縮的雨林被熱帶稀樹草原和潮濕有限的熱帶森林所取代。系統(tǒng)發(fā)育學(xué)的結(jié)果表明，云豹與老虎、獅子和豹物種之間有很強(qiáng)的遺傳隔離，研究人員將這歸功于高度專業(yè)化的樹棲生態(tài)位。
云豹基因組中的森林適應(yīng)
科學(xué)家比較了山地云豹和兩種小型貓科動物:家貓和亞洲豹貓。他們確定了云豹譜系中自然選擇的核心標(biāo)志，以記錄新貓科動物和黑豹之間共有的單拷貝直向同源。
云豹展示了所有現(xiàn)存貓科動物中最長的上部犬齒，并保持了所有貓科動物中尾巴長度與頭身長度的最高比例。此外，該物種保持著云狀的標(biāo)記，適合在密林的斑駁光線下偽裝。

云豹的繁殖衰退。(A)小提琴圖顯示了現(xiàn)存貓科動物物種的形態(tài)異常精子率(46)。每個violin圖上的黑色實(shí)線代表中值，藍(lán)色虛線代表頂部或底部四分位數(shù)。(B)頂體完整性的箱線圖。y軸代表頂體完整的比例(46)。彩色方框圖代表沿x軸的貓科物種。(C) Metascape條形圖顯示了289個高度有害的突變基因的頂級GO生物過程。(D)31個生殖基因的Metascape網(wǎng)絡(luò)富集分析(上)和DisGeNET中的富集分析(下)。(E)五種貓科動物的MHC基因簇中的基因組織。彩色方框表示三種不同類型的MHC基因(I類、III類和II類),沿著染色體按順序排列。紅色共線性曲線表示在云豹中丟失的基因(FLA-G和FLA-M)。信用:uux.cn/科學(xué)進(jìn)展(2023)。DOI: 10.1126
生殖衰退
由于精子結(jié)構(gòu)異常和畸形，遷地保護(hù)中的云豹表現(xiàn)出較差的繁殖成功率。科學(xué)家們注意到主要組織相容性復(fù)合體基因?qū)γ庖叻磻?yīng)的影響及其與脊椎動物繁殖的關(guān)系。
云豹的遺傳多樣性
袁和他的團(tuán)隊(duì)比較了云豹和其他貓科動物的平均雜合度，包括雪豹、非洲獵豹和伊比利亞猞猁。物種間極低的基因組雜合度和近親繁殖的嚴(yán)重性突出了跨物種保護(hù)努力的緊迫性。
科學(xué)家們通過調(diào)查20只山云豹的種群結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了種群遺傳學(xué)和全基因組選擇性掃描測試。這些數(shù)據(jù)將豹子區(qū)分為兩個亞種，來自中國和東南亞的N. nebulosa和來自緬甸北部和印度的N. macrosceloides，盡管研究小組沒有觀察到這兩個亞種之間明顯的形態(tài)差異。

云豹的遺傳多樣性和近親繁殖。(A)不同貓科動物的平均雜合度。(B)與其他哺乳動物相比，這兩只云豹的全基因組雜合性水平(表S26中列出的圖像來源)，與保護(hù)狀況有關(guān)(國際自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色清單)。(C)比較兩種云豹和其他現(xiàn)存貓科動物的近親繁殖系數(shù)。****P < 0.001 (D)使用PSMC估算的全亞科物種有效種群規(guī)模(Ne)的歷史變化。灰色陰影框代表了希夏邦馬冰期(XG)、納伊錯冰期(NG)、第二次更新世冰期(PG)和最后一次冰期(LGM)。信用:uux.cn/科學(xué)進(jìn)展(2023)。DOI: 10.1126
觀點(diǎn)
袁和他的同事們利用比較基因組學(xué)方法探索了山地云豹物種的遺傳適應(yīng)，以確定云豹在樹棲生境中的功能。這項(xiàng)研究表明，物種之間的高水平近親繁殖導(dǎo)致了低水平的雜合性，這可能是由于古代冰河時期誘發(fā)的氣候變化限制了物種，而棲息地的持續(xù)惡化導(dǎo)致了高水平的近親繁殖和有害基因。
研究人員強(qiáng)調(diào)了采取緊急行動以確保大型貓科動物物種生存的必要性，并旨在利用遺傳結(jié)構(gòu)和進(jìn)化動力學(xué)的知識來保持野生和圈養(yǎng)的遺傳多樣性，以保護(hù)和恢復(fù)云豹物種。