“熊猫”还是“猫熊”——从基因组谈熊猫的进化起源(原 ...

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 02:15:01


“熊猫”还是“猫熊”——从基因组谈熊猫的进化起源(原创)




缘起:

熊猫是中国的国宝,是万众瞩目的焦点。除了国家历代核心领导人,还没有谁上新闻联播的次数比得上熊猫。

熊猫的名称一直存在争议:在大陆,我们成为熊猫;在国外则称为“:Ailuropoda melanoleuca”,连港台也从英文直译为“猫熊”。两者显然暗示了不同的进化起源。

从传统的分类学上讲,按照形态、生理结构、齿式等,熊猫被归类于食肉目、熊科、大熊猫属,是熊的一类而非猫的一类,似乎“猫熊”更为合理。

然而,熊科的动物在生活方式上与熊猫相差甚远,尤其是食性这一点,熊猫主要以竹子作为营养来源,为植食性动物,在熊科中独一无二。从这一点上看,有没有可能传统分类存在误差?这样的食性分化又是如何产生的呢?

转机:

从20世纪生物学90年代后,分子生物学高速发展,把使所有生物相关学科带入了基因组时代。从1995年,人类获得第一个物种——流感嗜血杆菌的全基因组物理图谱以后,果蝇、线虫、酵母这些最著名的真核模式生物的基因组也在20世纪的最后几年中被全部测通、拼接完成。到2003年,人类基因组计划第一阶段完成,获得了人类全基因组物理图谱,意味着在我们的祖先在站起来试着行走和开始探索的两百万年以后,我们终于找到了一把了解自身之门的钥匙,其意义超过人类进入宇宙空间。



从那以后,大量物种的遗传信息被解构,人类基因组计划还开启第二阶段计划,包括著名“1001”计划(完成一千个人类个体的基金组测序,探索基因组序列差异与一切人类生长、发育、代谢、疾病、衰老的关系)。同时,如何发掘和利用现有的信息,将它们运用在生物学问题的解答上,也大大促进了生物信息学的发展,使得基因组的威力,深入到生态、进化、生物分类学、古生物学、生物形态学等传统上与基因、蛋白等研究不搭界的领域中。那么,能不能利用基因组的数据和生物信息的手段来研究熊猫的起源呢?



基因组时代,“透明”生物的时代:

2010年,中国的科研工作这当仁不让的首先完成的熊猫的全基因组测序工作。基于所获得的这些数据,试图破解熊猫起源之谜。



研究发现,通过全基因组中标志基因和重复序列的比对,发现熊猫的基因组与狗的基因组分化时代较晚,在进化上称为“它们拥有较近代的共同祖先”,相比之下,与猫差得就要远得多啰。。。(大家看看图片里那张“进化树”的图,如果处在同一“枝”上的物种,与其它物种“分枝”靠后,说明亲缘关系比较近哟)

基于这个结果,研究人员提出熊猫实际上不是“猫熊”而是“狗熊”一说,这个可真是骇人听闻啊~(真狗熊说“纳尼?!敢抢我名字!”)

众所周知,狗  来源于 狼,属于肉食性动物。那么熊猫的植物食性又是如何获得和巩固的呢?当然,有很多传统的研究者从生态环境、生理结构甚至行为学(熊猫说“看我萌就认为我不会打猎,这样好么~”)等方面提出过很多假说,试图解释为什么大熊猫吃素(!),但基因组研究者不满足于此,他们有常识从基因层面直接解析吃竹子的爱好是怎么形成和代代相传的。



通过一番我就算解释诸位也听不懂(其实是我也没有吃透)的方法,最终确定了T1R1这个基因就是元凶。大家可以看下图片右边这个基因的结构。

在人类和狗、熊猫的基因组中,都有这个基因。人的亲缘关系较远,所以结构上差别也大;狗的T1R1基因和大熊猫的非常接近,不管长度还是序列都非常相似,但是,因为少数几个碱基序列的不同,只有狗的T1R1基因能够编码出一个有功能的蛋白质来,而大熊猫的基因在翻译过程中会被提前终止,所以它相比狗就缺少这个蛋白的功能。这导致了熊猫代代遗传都是吃竹子而不是去找肉吃。

故事讲到这里就完了,可能心中浮起更多疑问:这个基因为甚么会突变呢?为什么突变以后就流传下来呢?
~~我只想回答你五个字“自己看文献”。

尾子:


2015年,阴差阳错中,本人被指派去给别人培训生物信息学相关的知识和技术。作为经常听说但从没迈入过生物信息学研究大门的“专业人事”,只好疯狂的收集资料恶补生物信息学知识以免“毁人不倦”、误人子弟。偶然间了解到华大基因公司和国内科研机构合作研究的大熊猫起源的相关研究工作。
本着“从不小心求证,只管大胆胡说”的原则,潦草写下此文,信者上当、愿者上钩,概不负责。

“熊猫”还是“猫熊”——从基因组谈熊猫的进化起源(原创)




缘起:

熊猫是中国的国宝,是万众瞩目的焦点。除了国家历代核心领导人,还没有谁上新闻联播的次数比得上熊猫。

熊猫的名称一直存在争议:在大陆,我们成为熊猫;在国外则称为“:Ailuropoda melanoleuca”,连港台也从英文直译为“猫熊”。两者显然暗示了不同的进化起源。

从传统的分类学上讲,按照形态、生理结构、齿式等,熊猫被归类于食肉目、熊科、大熊猫属,是熊的一类而非猫的一类,似乎“猫熊”更为合理。

然而,熊科的动物在生活方式上与熊猫相差甚远,尤其是食性这一点,熊猫主要以竹子作为营养来源,为植食性动物,在熊科中独一无二。从这一点上看,有没有可能传统分类存在误差?这样的食性分化又是如何产生的呢?

转机:

从20世纪生物学90年代后,分子生物学高速发展,把使所有生物相关学科带入了基因组时代。从1995年,人类获得第一个物种——流感嗜血杆菌的全基因组物理图谱以后,果蝇、线虫、酵母这些最著名的真核模式生物的基因组也在20世纪的最后几年中被全部测通、拼接完成。到2003年,人类基因组计划第一阶段完成,获得了人类全基因组物理图谱,意味着在我们的祖先在站起来试着行走和开始探索的两百万年以后,我们终于找到了一把了解自身之门的钥匙,其意义超过人类进入宇宙空间。

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2015-7-12 21:55 上传



从那以后,大量物种的遗传信息被解构,人类基因组计划还开启第二阶段计划,包括著名“1001”计划(完成一千个人类个体的基金组测序,探索基因组序列差异与一切人类生长、发育、代谢、疾病、衰老的关系)。同时,如何发掘和利用现有的信息,将它们运用在生物学问题的解答上,也大大促进了生物信息学的发展,使得基因组的威力,深入到生态、进化、生物分类学、古生物学、生物形态学等传统上与基因、蛋白等研究不搭界的领域中。那么,能不能利用基因组的数据和生物信息的手段来研究熊猫的起源呢?

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2015-7-12 21:55 上传



基因组时代,“透明”生物的时代:

2010年,中国的科研工作这当仁不让的首先完成的熊猫的全基因组测序工作。基于所获得的这些数据,试图破解熊猫起源之谜。

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2015-7-12 21:55 上传



研究发现,通过全基因组中标志基因和重复序列的比对,发现熊猫的基因组与狗的基因组分化时代较晚,在进化上称为“它们拥有较近代的共同祖先”,相比之下,与猫差得就要远得多啰。。。(大家看看图片里那张“进化树”的图,如果处在同一“枝”上的物种,与其它物种“分枝”靠后,说明亲缘关系比较近哟)

基于这个结果,研究人员提出熊猫实际上不是“猫熊”而是“狗熊”一说,这个可真是骇人听闻啊~(真狗熊说“纳尼?!敢抢我名字!”)

众所周知,狗  来源于 狼,属于肉食性动物。那么熊猫的植物食性又是如何获得和巩固的呢?当然,有很多传统的研究者从生态环境、生理结构甚至行为学(熊猫说“看我萌就认为我不会打猎,这样好么~”)等方面提出过很多假说,试图解释为什么大熊猫吃素(!),但基因组研究者不满足于此,他们有常识从基因层面直接解析吃竹子的爱好是怎么形成和代代相传的。

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2015-7-12 21:55 上传



通过一番我就算解释诸位也听不懂(其实是我也没有吃透)的方法,最终确定了T1R1这个基因就是元凶。大家可以看下图片右边这个基因的结构。

在人类和狗、熊猫的基因组中,都有这个基因。人的亲缘关系较远,所以结构上差别也大;狗的T1R1基因和大熊猫的非常接近,不管长度还是序列都非常相似,但是,因为少数几个碱基序列的不同,只有狗的T1R1基因能够编码出一个有功能的蛋白质来,而大熊猫的基因在翻译过程中会被提前终止,所以它相比狗就缺少这个蛋白的功能。这导致了熊猫代代遗传都是吃竹子而不是去找肉吃。

故事讲到这里就完了,可能心中浮起更多疑问:这个基因为甚么会突变呢?为什么突变以后就流传下来呢?
~~我只想回答你五个字“自己看文献”。

尾子:


2015年,阴差阳错中,本人被指派去给别人培训生物信息学相关的知识和技术。作为经常听说但从没迈入过生物信息学研究大门的“专业人事”,只好疯狂的收集资料恶补生物信息学知识以免“毁人不倦”、误人子弟。偶然间了解到华大基因公司和国内科研机构合作研究的大熊猫起源的相关研究工作。
本着“从不小心求证,只管大胆胡说”的原则,潦草写下此文,信者上当、愿者上钩,概不负责。
没有基因分析的时候,科学界还不是一样把生物分类了
瞎扯淡,都是胡说八道
zmic777 发表于 2015-7-12 22:59
没有基因分析的时候,科学界还不是一样把生物分类了
早期的物理学家们看不起博物学家。博物学就是收集各种动物植物矿物的标本,然后给他们分类。物理学家们说,我们背后都有一套完整的逻辑推理。这个博物学家们完全没有这一套。其实就跟集邮差不多的意思,你们完全就是文科生嘛。

但是自打达尔文的进化论一提出。生物学界才猛然发现。误打误撞之间,理清了生物进化的脉络。看似主观的分类学,其实背后是进化树在支撑着。基因的发现更是强化了这一点。。物理学家们也不敢看不起生物学家了。
狗和熊近些还是猫熊和熊近
zmic777 发表于 2015-7-12 22:59
没有基因分析的时候,科学界还不是一样把生物分类了
很多都没分对,或者有争议。
amolin 发表于 2015-7-12 23:48
瞎扯淡,都是胡说八道
请指正。。。。。。
无道可道 发表于 2015-7-13 11:48
狗和熊近些还是猫熊和熊近
这个案例中没有反映出你的问题来,可以另查资料。

无道可道 发表于 2015-7-13 11:48
狗和熊近些还是猫熊和熊近


进化树显示它们的分枝时间。逆时针方向数,左上方是犬科(红色),鳍脚亚目(粉红色),臭鼬科(橙色),浣熊科(黄色),鼬科(浅绿色),猫熊科(黑色),熊科(深绿色),nandiniidae(黑色),鬣狗科(浅蓝色),eupleridae(深蓝色),獴科(淡紫色),灵猫科(暗紫色),prionodontidae(灰色)和猫科动物(棕色)


无道可道 发表于 2015-7-13 11:48
狗和熊近些还是猫熊和熊近


进化树显示它们的分枝时间。逆时针方向数,左上方是犬科(红色),鳍脚亚目(粉红色),臭鼬科(橙色),浣熊科(黄色),鼬科(浅绿色),猫熊科(黑色),熊科(深绿色),nandiniidae(黑色),鬣狗科(浅蓝色),eupleridae(深蓝色),獴科(淡紫色),灵猫科(暗紫色),prionodontidae(灰色)和猫科动物(棕色)

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2015-7-14 00:51 上传

fdbiology 发表于 2015-7-13 13:08
进化树显示它们的分枝时间。逆时针方向数,左上方是犬科(红色),鳍脚亚目(粉红色),臭鼬科(橙色), ...
那可不可以说,犬和熊、猫熊同时分的杈,以后猫熊和熊再分杈
fdbiology 发表于 2015-7-13 13:04
这个案例中没有反映出你的问题来,可以另查资料。
现有脊椎动物都是从同一类祖先逐步分化发展来的。因此在遗传上具有某些相似性并不奇怪。另一个角度来看,生物种类不同,但是某些习性可以是接近的。也就是某些遗传的功能性组团是接近的。对这些不加以区分就笼统的混在一起说。没准哪天有人看见苍蝇某些基因团与人接近就会说人是苍蝇变来的。
fdbiology 发表于 2015-7-13 13:08
进化树显示它们的分枝时间。逆时针方向数,左上方是犬科(红色),鳍脚亚目(粉红色),臭鼬科(橙色), ...
这个图蛮珍贵的,不知道有没有可能得到更大点的图啊,怎么也看不清啊。
amolin 发表于 2015-7-13 14:55
现有脊椎动物都是从同一类祖先逐步分化发展来的。因此在遗传上具有某些相似性并不奇怪。另一个角度来看, ...

你所说的“生物种类不同,但某些习性相近”有一个专业名词叫“趋同进化”。从基因进化的观点看,趋同进化和相同起源分化而来这两种进化方式在基因组序列上有完全不同的体现,很容易区分。

如果苍蝇的某些基因与人接近,那一定是有原因的,绝对不会无缘无故的产生相近的遗传信息。如果有充分的基因组的证据,就可以证明人和苍蝇具有共同的祖先,由不得你不满意。

看你前面的语气还以为是专业人士来了。这一段话又写得漏洞摆出,名词乱用、描述不规范。比如,“遗传的功能性组团”是你编出来的词吧,还有“人是苍蝇变来的”——进化上绝对不会中两个现有的物种谁变出了谁,只会说“共同祖先”或者说一个现有种是某个古代种演变来的。请你多学习。
无道可道 发表于 2015-7-13 14:50
那可不可以说,犬和熊、猫熊同时分的杈,以后猫熊和熊再分杈
这是一张 有根进化树 的图。

食肉哺乳动物的原始祖先先分化为两大类群,

一群包括犬科、鳍脚亚目、臭鼬科、浣熊科、鼬科、猫熊科、熊科动物的祖先,

另一类群包括nandiniidae、鬣狗科、eupleridae、獴科、灵猫科、prionodontidae、猫科动物的祖先。

犬科的祖先最早(分叉越近圆心越早)从第一类群中分化出来,开始独立进化;
其后,熊科的祖先又独立出来;
再往后,一部分动物下水发展为鳍脚亚目;
再往后,猫熊、臭鼬、浣熊、鼬科开始分化。

由此可见,在进化上,猫熊与臭鼬、浣熊、鼬科的分枝较晚、亲缘最为接近;与熊和鳍脚亚目的动物则次之;与狗的分化较早。而与猫科动物的进化分枝很早,独立进化的时间长,亲缘关系比较远。

larry0211 发表于 2015-7-13 21:24
这个图蛮珍贵的,不知道有没有可能得到更大点的图啊,怎么也看不清啊。


http://www.biomedcentral.com/1741-7007/10/12

figure 1

larry0211 发表于 2015-7-13 21:24
这个图蛮珍贵的,不知道有没有可能得到更大点的图啊,怎么也看不清啊。


http://www.biomedcentral.com/1741-7007/10/12

figure 1

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2015-7-14 00:53 上传

fdbiology 发表于 2015-7-14 00:06
这是一张 有根进化树 的图。

食肉哺乳动物的原始祖先先分化为两大类群,
双斑狸科也只有1个种吗
fdbiology 发表于 2015-7-13 23:50
你所说的“生物种类不同,但某些习性相近”有一个专业名词叫“趋同进化”。从基因进化的观点看,趋同进 ...
又开始装。说白了不管何种动物。遗传都是各个方向相同的选择。只要选择了相同的生活环境和生活方式,自然会在某个方向出现趋同进化。趋同进化不过就是某些基因的表达基本相同而已。所以别把乱七八糟的东西混在一起说。分子考古者曾经断言现在人和尼安德特人没有基因交流是完全取代,现在也发现有较多的混血。今后研究的样本多了还会发现更多的东西。你那个谱系图已经修改了不知道多少回,今后还会继续更改。这类东西就别拿出来得瑟了。就是学界内部也是谨慎的很。
amolin 发表于 2015-7-14 09:49
又开始装。说白了不管何种动物。遗传都是各个方向相同的选择。只要选择了相同的生活环境和生活方式,自然 ...
"选择了相同的生活环境和生活方式"——你是拉马克的信徒,不懂什么叫进化论吧~

你说的尼安德特人的例子,不管说是没有和智人(不是“现在人”)有遗传物质交流的理论也好,还是说没有的理论也好,都属于分子进化(不是“分子考古”)研究中的争鸣,不能表明分子进化研究不科学,或者还不如传统进化研究有效。

科学成果本来就没有100%一说,如果报告这些新的研究发现叫做“得瑟”,那么没有任何科学报道、科普文章不是“得瑟”。

相比之下,你作为一个外行,在知之甚少的情况下说出3楼哪些怪话,才是“得瑟”,是莫名奇妙的“得瑟”。
无道可道 发表于 2015-7-14 06:01
双斑狸科也只有1个种吗
不太懂。不是专业做进化或者分类的。
@bjnr
您以前要我写一点自己专业的东西,一直太忙,现在补交作业。
fdbiology 发表于 2015-7-14 12:48
不太懂。不是专业做进化或者分类的。
那个图上不是只有猫熊和这个才是1根黑线到头,其他的科下面又分了种
没人将这货当作“猫”
十月赞歌 发表于 2015-7-14 15:14
没人将这货当作“猫”
猫也很可耐啊
无道可道 发表于 2015-7-14 14:17
那个图上不是只有猫熊和这个才是1根黑线到头,其他的科下面又分了种
代表性的种吧,不可能把所有种都列出,连所有的属都困难
fdbiology 发表于 2015-7-14 12:59
@bjnr
您以前要我写一点自己专业的东西,一直太忙,现在补交作业。
不分早晚  同乐同乐
感觉熊猫还是熊
装甲教导 发表于 2015-7-14 20:26
感觉熊猫还是熊
我要是告诉你,有的研究结果表明熊猫和海豚的分化时间比,熊猫和熊的更晚,你信不?

更别提还有浣熊、臭鼬这些近亲了。
fdbiology 发表于 2015-7-14 00:33
http://www.biomedcentral.com/1741-7007/10/12

figure 1
很感谢啊,发现两个问题
1:专业的和不专业的就不一样
2:永远不要说自己英语好,这张图一个字都看不懂。开始怀疑这不是英语,或者我从来没学过英语了。

既然您是专业的,那能不能搞个帖子说说鸟类的进化树啊?

我记得有一个帖子说我们现在的鸟类的分类,什么涉禽、猛禽、游禽、鸣禽等完全是错误的,鸟类有很多的趋同化进化,甚至鸡和鸭(一个有蹼一个没有)是一类的,鸭子和企鹅血缘很远,反正很多奇怪的事,你有没有谐趣和大家分享的?

还有如果能帮大家解释一下worm也很有趣,简单的单词但似乎好复杂。是包括了从陆地到海洋,从体内到体外,从古代到今天好多“门”的,非常有趣。比如有一种叫天鹅绒虫的化学师是卖胶水的,我怎么看觉得像缓步类呢;还有用生殖器打架谁赢谁就扎谁的,让人觉得好黄好暴力。
fdbiology 发表于 2015-7-14 20:33
我要是告诉你,有的研究结果表明熊猫和海豚的分化时间比,熊猫和熊的更晚,你信不?

更别提还有浣熊、 ...
这个不太懂
无道可道 发表于 2015-7-13 11:48
狗和熊近些还是猫熊和熊近
当然是后者近
larry0211 发表于 2015-7-15 01:05
很感谢啊,发现两个问题
1:专业的和不专业的就不一样
2:永远不要说自己英语好,这张图一个字都看不懂 ...
我专业做生物,进化和分类却是外行。

没有一个研究者的研究范围能涵盖你说的这么多。
无道可道 发表于 2015-7-13 11:48
狗和熊近些还是猫熊和熊近
熊猫和熊更接近,狗和熊都是食肉目犬形亚目的

琉西泰尼亚 发表于 2015-7-15 19:19
熊猫和熊更接近,狗和熊都是食肉目犬形亚目的


你以传统的分类地位来讲亲缘关系,实际上就是按照形态学等证据推断的亲缘远近。

而这里所讲的,以及我在9楼给出的,是以基因等分子证据来推断的亲缘关系。

两者得出的结论不是完全一致的。
琉西泰尼亚 发表于 2015-7-15 19:19
熊猫和熊更接近,狗和熊都是食肉目犬形亚目的


你以传统的分类地位来讲亲缘关系,实际上就是按照形态学等证据推断的亲缘远近。

而这里所讲的,以及我在9楼给出的,是以基因等分子证据来推断的亲缘关系。

两者得出的结论不是完全一致的。
larry0211 发表于 2015-7-15 01:05
很感谢啊,发现两个问题
1:专业的和不专业的就不一样
2:永远不要说自己英语好,这张图一个字都看不懂 ...
你说的历史上的不严谨的分类和命名,就是一个从无知到有知,从表面现象到内在实质的过程。

这也是为什么我更愿意相信基于基因组信息进行的亲缘关系排定,而不是传统分类依据。因为这就是一个从表象到实质的过程。
fdbiology 发表于 2015-7-19 01:36
你说的历史上的不严谨的分类和命名,就是一个从无知到有知,从表面现象到内在实质的过程。

这也是为什 ...
您的id中,FD是不是复旦
2015-7-19 09:15 上传


额,俺是门外汉。前段时间买的日本古生物学家富田幸光的灭绝的哺乳动物图鉴的画册,该书的分类也是基于分子生物学成果额。
fdbiology 发表于 2015-7-14 20:33
我要是告诉你,有的研究结果表明熊猫和海豚的分化时间比,熊猫和熊的更晚,你信不?

更别提还有浣熊、 ...
绝大部分分子生物学研究表明,偶蹄目才是现生哺乳类中和鲸目最接近的吧,打破了形态学上鲸目起源于中兽目的论断。后来发现的较为完整骨骼化石发现巴基鲸,罗德侯鲸这样的早期鲸鱼踝骨有偶蹄目特有的双滑车结构,和中兽类大不相同。
larry0211 发表于 2015-7-15 01:05
很感谢啊,发现两个问题
1:专业的和不专业的就不一样
2:永远不要说自己英语好,这张图一个字都看不懂 ...
生物的学名貌似是拉丁语吧?
zmic777 发表于 2015-7-12 22:59
没有基因分析的时候,科学界还不是一样把生物分类了
但是分子生物学显然更精确,比如分子生物学研究证实,新旧大陆的秃鹫就是趋同进化的结果(其实新旧大陆的豪猪也是,是从不同的啮齿类祖先进化来的,但是这个是在分子生物学大行其道之前就被证实的)
无道可道 发表于 2015-7-19 06:31
您的id中,FD是不是复旦
不是。哦,原来还可以是“复旦”的音啊,新发现、新发现~哈哈~