物以类聚,人以群分。人们第一印象大多会认为能飞的都是鸟,擅游的即是鱼,可是自然界偏偏会出现这样的现象:夜空里时常会碰见蝙蝠矫健的身姿,但它却不是鸟;海豚、鲸鱼离开了海水就无法生活,可它们却不是鱼;蝙蝠和海豚都有回声定位的能力,却一种生活在陆地上,另一种生活在海洋里。科学家们称这种现象为趋同演化(convergentevolution),简单地说,趋同演化是指两个或多个系统发育关系较远的物种,演化出相同或相似的性状,以适应相似的选择压力,是演化生物学研究的热点问题。自然界中有很多的趋同演化现象,那么这种现象到底是如何发生的?是什么力量在推动物种的演化?科学家们不断地尝试着从遗传学角度来解释这些问题。比较传统的研究方法是候选基因方法,例如,在海豚、蝙蝠的回声定位能力研究中发现,存在于耳蜗毛细胞中的Prestin蛋白在该能力中发挥着重要作用。然而,候选基因方法通常只分析1个或几个基因,分析通量很小,不能快速促进趋同演化机制的揭示。而随着第二代高通量测序技术的发展,越来越多的动植物基因组被测定,基因组学发展进入了一个*金时代,使得在基因组水平全面、深入、快速地揭示趋同演化的遗传学机制成为可能。本文将尝试从基因组层面来解释趋同演化现象的遗传学机制。研究对象
图1大熊猫(红色圈指示伪拇指结构)和小熊猫大熊猫和小熊猫是濒危野生动物保护的旗舰物种。众所周知,大熊猫是我国的国宝、一级保护野生动物,目前分布在我国的四川、陕西和甘肃三省,分类学上属于食肉目熊科。而小熊猫大家了解较少,它不是我们通常所说的大熊猫的幼仔,而是一个不同的物种,分类学上属于食肉目鼬超科中的小熊猫科,是我国二级保护野生动物,目前分布在我国的四川、云南和西藏三省区,以及与我国相邻的缅甸、印度、不丹和尼泊尔等国家。这两个熊猫物种进化分歧已有多万年了。然而,尽管它们的进化亲缘关系较远,却演化出相同的食竹食性,低营养、高纤维的竹子占其食物组成的90%以上;更为有趣的是,这两种熊猫的前掌还演化出一个特殊的结构——伪拇指(pseudothumb),以帮助抓握竹子,这个结构是腕部桡侧一块籽骨的膨大。因此,大熊猫和小熊猫是适应性演化和趋同演化的经典案例。科学散文作家斯蒂芬·古尔德在其年出版的著名科学散文集ThePanda’sThumb中专门讨论了大熊猫伪拇指的演化,引起大众对熊猫伪拇指的广泛