面向生命起源与健康需求的重大科学问题,如何从基因组层面读懂动物的演化轨迹、驯化历史以及与人类社会的深层关联,成为近年基础研究的重要方向。
中国科学院昆明动物研究所相关团队近期集中发布的三项成果,分别从家犬—人类共迁徙、猕猴生物资源精细解析、长臂猿“长臂”表型遗传基础等方面给出新的证据链,为理解文明交流、完善疾病研究模型与推动生物多样性保护提供支撑。
首先要回答的是“家犬与人类为何能长期相伴”。
既有研究提示家犬在约两万年前已发生血统分化并在欧亚扩散,但中国古代家犬的直接基因证据长期稀缺。
此次国际合作团队完成17个古代家犬基因组测序,首次获得中国古代家犬的基因组数据,并结合既有资料汇总73个古代狗基因组,构建从东亚至西欧亚草原的血统演变图谱。
研究显示,约5000年前的中国存在独特的古老家犬血统;在此后数千年间,中国古代家犬出现来自西伯利亚及西方的血统渗入,同时源自中国的古老东亚祖源也扩散到欧亚草原多地。
更关键的是,把家犬的基因渗入事件与人类古基因组及考古证据进行对照后,研究发现两者在时间与空间上高度重合:近一万年来,家犬与人类多次共同迁徙,不同阶段、不同人群携带各自的犬沿欧亚草原、河西走廊以及古丝绸之路等通道发生跨区域移动。
也就是说,犬的血统流动不仅是动物史,更在一定程度上“映照”了古代人群迁徙与文明互联互通的轨迹。
原因在于,家犬作为最早进入人类社会系统的家养动物之一,与人类在生计方式、聚落扩张与交通路线选择上具有强耦合关系。
人群迁徙带来犬的随行与繁殖,犬群之间的交流又会以“基因渗入”的方式在分子层面留下印记。
古基因组技术的进步,使得这些过去只能依靠文献或间接推断的问题,能够以更可检验的证据加以复原。
其影响不仅在学术层面:一方面为研究古代交流网络提供新的生物学参照,另一方面也为保护和利用本土家养动物遗传资源打开空间。
相关团队提出,基于古基因组分析构建谱系图谱的方法可扩展到其他家养动物,未来有望系统发掘国内丰富的遗传资源潜力,为种质保护与育种改良提供科学依据。
第二个问题是“猕猴为何被视为人类健康研究的重要窗口”。
猕猴在遗传与生理结构上与人类高度相近,但要将这一优势转化为可靠的科研资源,需要更全面的遗传信息解析与更精准的表型描述。
2023年,昆明动物研究所依托国家非人灵长类重大科技基础设施启动“猕猴生物资源库”计划,近期公布阶段性进展:研究人员收集919只中国猕猴的基因组数据及52种表型数据,首次揭示中国猕猴群体具有更高遗传多样性和更低遗传负荷等特点,并描绘了其突变特征的景观图谱,且与现有人群队列研究呈现多处相似性。
更受关注的是,该研究在功能关联层面给出可用于疾病研究的新线索:发现DISC1基因的有害突变会导致猕猴出现与人类精神疾病相似的表型表现,包括刻板行为、工作记忆受损以及脑功能连接异常,从而为精神疾病机制研究提供更贴近人类的动物模型。
同时,研究还提示猕猴个体在药物靶基因功能上存在显著差异,这意味着在开展药效学评价或安全性研究前,有必要对相关药物靶基因进行基因分型或测序,明确靶点基因是否存在突变,以减少实验偏差、提升评价结果的可重复性与可解释性。
其影响在于,为从“可用”走向“精用”的灵长类资源管理提供了方法学路径,也为个体差异纳入实验设计、提高转化研究效率提出明确要求。
第三个问题聚焦“长臂猿为何能形成适应臂行的修长上肢”。
长臂猿与人类亲缘关系较近,其独特的臂行运动方式及濒危现状长期受到关注。
由昆明动物研究所联合多家机构推进的国际“灵长类基因组计划”取得新进展:团队构建了覆盖全球18个现存长臂猿物种的、迄今最全面的基因组数据集,以基因组证据厘清长臂猿属、冠长臂猿属、合趾猿属、白眉长臂猿属等谱系的演化关系,并进一步追溯其种群动态与关键表型的遗传基础。
在机制层面,研究团队通过多物种比较基因组学分析,在调控脊椎动物肢体发育核心基因的关键调控区发现一个长臂猿特异性缺失片段。
为验证该结构变异的作用,团队构建携带该缺失的转基因小鼠模型。
实验结果显示,携带长臂猿特有缺失的小鼠四肢骨骼出现显著的相对增长,提示这一结构变异可能在长臂猿四肢伸长的演化过程中发挥关键作用。
其影响不仅是解释“长臂从何而来”,也为理解形态演化如何由调控区变化驱动提供了新的实证案例;同时,完善的基因组数据将为濒危物种保护中的种群评估、遗传管理与繁育策略提供更精细的科学依据。
综合来看,这三项成果形成从“古基因组—人群迁徙—文明互通”的历史链条,到“资源库—表型—疾病模型”的健康链条,再到“比较基因组—结构变异—形态演化”的机制链条。
对策层面,推动相关成果转化应用仍需在三方面持续发力:其一,建立更标准化的样本获取与数据共享体系,加强古DNA、考古与历史研究的交叉协同;其二,在灵长类资源利用中强化伦理规范与质量控制,将基因分型、表型一致性与实验设计前置为刚性流程;其三,把基因组证据更深地嵌入濒危物种保护实践,形成从监测评估到繁育管理的闭环。
面向前景,随着测序成本下降、算法与多组学技术成熟,基因组学将更频繁地把“宏大叙事”与“微观机制”连接起来:既能为古代交流通道提供新的生物学旁证,也能为精神疾病等复杂性状研究提供更可靠的模型资源,并在物种保护与遗传资源利用之间建立更稳固的科学桥梁。
相关研究的持续推进,有望在更大范围内回答“生命如何演化、文明如何流动、健康如何守护”的共同命题。
从陪伴人类万年的家犬到濒危的长臂猿,从实验室的猕猴模型到浩瀚的基因海洋,这些研究不仅解码了生命演化的奥秘,更折射出中国科学家在生物多样性保护与转化医学领域的战略眼光。
当古老的DNA遇见现代测序技术,我们正以全新的维度重新审视生命与文明交织的壮阔史诗。