刊发灵长类基因组计划相关成果系列论文的《科学》封面

从其他灵长类动物到人，到底经历了怎样的演化过程？人类的疾病基因变异又有何规律？由我国科学家主导的灵长类基因组计划取得阶段性重大进展，正在努力揭开上述令人关注的灵长类动物演化之谜。6月2日，中外科学家团队联合发布了该系列成果。其中，作为主要成果的4篇论文以研究专刊的形式发表在《科学》（Science），作为该计划扩展的国际灵长类研究联盟的4篇论文也在《科学》（Science）上同期发表，另有3篇卫星论文已经或即将在《科学进展》（Science Advances）、《自然—生态与演化》（Nature Ecology & Evolution）等发表。

灵长类基因组计划由浙江大学生命演化研究中心张国捷教授团队、中国科学院昆明动物研究所吴东东研究员团队、西北大学齐晓光教授团队、云南大学于黎研究员团队等组织，并与西班牙庞培法布拉大学托马斯·马奎斯-博内特（Tomàs Marquès-Bonet）教授团队等国内外多个研究中心组成国际联盟（以下简称“国际研究联盟”）联合开展，通过多学科交叉的方式对灵长类基因组进行比较分析，研究包括人类在内的灵长类物种的起源和分化过程、灵长类社会行为和社会组织的起源，以及大脑等各种生理特征的演化和遗传基础。

灵长类物种脑容量演化历程以及基因组变化（张国捷课题组和吴东东课题组合作供图）

在该计划的旗舰论文中，研究人员通过分析基因组和化石时间数据，推断出灵长类动物各主要类群的演化时间，包括所有灵长类的最近共同祖先出现在大约6829万年至6495万年前，距离6550万年前的白垩纪末期大灭绝事件非常近，大致位于白垩纪的界限附近。在研究者看来，这意味着“灵长类动物的演化可能受到物种大灭绝事件的影响”。“灵长类的相对脑容量在四个关键的演化节点显著增大，尤其在猩猩等大猿物种出现后，该趋势变得尤为突出，并在人类中达到顶峰——这使得人类不仅拥有灵长类中最大的脑容量，还拥有折叠程度最复杂的大脑皮层。我们的研究发现，演化历程中很多与大脑相关的基因组区域都在不断变化。”张国捷解读道。

可能导致猿类尾巴丢失的基因演化情况（张国捷课题组和吴东东课题组合作供图）

该计划的不同研究项目分别揭示了灵长类前肢形态的形成，以及猿类尾部消失等现象的分子机制，重新解释了人类8号染色体的起源问题，首次报道了灵长类中的杂交成种现象，探讨了灵长类复杂社会组织形成的机制，分析了灵长类性染色体结构的演变历史，并研究了灵长类特异的快速演化DNA序列等。

灵长目演化树 Stephen D. Nash绘制动物形象（张国捷课题组和吴东东课题组合作供图）

不完全的谱系分流示意图 冯少鸿等绘

其中一篇主要论文还对灵长类中导致基因树和物种演化树冲突的不完全谱系分流现象进行了系统研究。“该现象是指生物祖先的一部分基因多态性被随机分流到分化出的不同物种的情况，这会造成亲缘关系较远的物种间在某些基因上存在相似性。例如，人与黑猩猩的亲缘关系比大猩猩更近，但事实上，在人的基因组里却有超过15%的基因组区域跟大猩猩更相似。可见，不完全谱系分流会对获得正确的演化关系造成干扰。”张国捷说。基于此研究，他的团队与丹麦奥胡斯大学的米凯尔·舒尔普（Mikkel H. Schierup）等研究者提出一套全新的分子钟算法，既考虑了不完全谱系分流现象，又可以不依赖化石年代记录，准确获得灵长类的物种分化时间。

国际研究联盟则分析了233种灵长类动物809个个体的基因组重测序数据。结果表明，基因组多样性与世界自然保护联盟划定的灭绝风险类别之间在整体上没有直接关联，即灵长类的遗传多样性与物种灭绝风险不完全匹配，遗传多样性并不能完全表征物种的濒危程度。同时，研究人员训练了能判断人类基因突变是否为良性的人工智能，并发现常见变异与罕见变异在预测人类疾病风险方面具有互补效用——显然，这对于人类疾病的预防性筛查具有重要意义。

“作为灵长类中的一员，我们人类的基因组既含有在演化过程中产生的独特变异，也保留了灵长类在漫长演化过程中塑造而成的遗传背景。通过比较基因组，不仅能够回答包括人类在内的灵长类物种如何起源的问题，还可以详细刻绘我们身上每个基因、碱基的演化过程和变异模式，为理解人类创新性状和疾病发生机制提供重要借鉴。”张国捷总结。

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