趨同進化是進化生物學(xué)領(lǐng)域的研究熱點，通常表現(xiàn)為，不同物種為了應(yīng)對相似的生境而發(fā)展出相同的生存策略。因此，人們普遍認為，表型的趨同變化是適應(yīng)性進化的結(jié)果。對趨同表型分子機制的闡釋不僅能夠提供一種將基因型和適應(yīng)性表型相聯(lián)系的新思路，而且能夠探究基因在演化過程中在多大程度上是可預(yù)測和可重復(fù)的。
中國科學(xué)院昆明動物研究所施鵬研究組一直以來將哺乳動物回聲定位作為研究模型，利用分子進化理論和分析方法，探索驅(qū)動這種復(fù)雜趨同表型發(fā)生和發(fā)展的內(nèi)在分子機制。鑒于回聲定位與聽覺能力的緊密相關(guān)性，之前的研究表明，多個聽力基因在回聲定位哺乳動物中受到了平行進化的選擇作用，鑒定出了多個平行進化位點，初步表明了這些聽力基因與哺乳動物回聲定位的密切相關(guān)性（Li et al. Curr Biol 20 (2):R55-56, 2010; Liu et. al. PLoS One 6(10):e26618, 2011）。對平行進化基因prestin的功能實驗進一步支持了：所鑒定出的平行位點能夠完全解釋該基因在回聲定位哺乳動物中所表現(xiàn)出的功能趨同現(xiàn)象（Liu et al. Mol Biol Evol 31(9):2415-2424, 2014）。
近日，昆明動物所研究人員進一步研究發(fā)現(xiàn)，具有不同回聲定位發(fā)聲特征的蝙蝠其prestin的功能也不盡相同，特別是在物種系統(tǒng)發(fā)育樹中處于并系的調(diào)頻蝙蝠。與其近緣的恒頻蝙蝠相比，調(diào)頻蝙蝠prestin的功能呈現(xiàn)出了相同的變化趨勢。值得注意的是，該研究結(jié)果強力支持了：導(dǎo)致這種功能上的相同變化趨勢的位點并不是受到趨同或平行進化的位點；起決定作用的是分別固定于調(diào)頻蝙蝠祖先支系上的源自蝙蝠共同祖先的多態(tài)位點，并且該多態(tài)位點的固定很有可能是受到了自然選擇的影響。該結(jié)果提示，并非所有的趨同表型都是由受到趨同或平行進化的基因及其趨同或平行位點所導(dǎo)致，一些受到自然選擇而特異固定下來的祖先多態(tài)位點也有可能是其產(chǎn)生的分子機制；同時，提醒研究人員注意，在不同物種中，特別是在那些經(jīng)歷適應(yīng)性輻射的物種中，進行基因的趨同或平行進化推斷和分析時，一定要注意區(qū)分不同的形成機制。
10月15日，該研究結(jié)果以Functional effects of a retained ancestral polymorphism in prestin 為題在線發(fā)表在《分子生物學(xué)與進化》（Molecular Biology and Evolution）雜志上。該工作受到了中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、高端科技人才和國家自然科學(xué)基金項目的支持。
昆明動物所發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致表型趨同進化的新機制
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