近年来，动植物重测序研究越来越火热，以群体为研究对象的群体进化研究逐渐成为CNS级别期刊的热点。那么如何利用动植物重测序来进行群体研究呢？接下来小编以一篇顶刊为例，带领大家一起学习这篇文章中的群体研究内容。
2022年6月29日，英国弗朗西斯·克里克研究所古基因组学实验室团队联合多名科研学者在Nature杂志上发表了题为“Grey wolf genomic history reveals a dual ancestry of dogs”的研究论文。该文章通过对来自欧洲、西伯利亚等地区的古代灰狼个体进行全基因组重测序，并结合数据库中下载的其他种群的古代灰狼和狗的个体数据进行综合分析，确定了古代灰狼与狗的进化关系。
文章简介
Grey wolf genomic history reveals a dual ancestry of dogs[1]
灰狼基因组史揭示了狗的双重祖先
发表杂志：Nature
影响因子：69.504
发表时间：2022.06
背景
灰狼（Canis lupus）在上一个冰河时代许多其他大型哺乳动物物种灭绝时，它们仍然广泛分布。然而，人们对过去狼种群的历史和可能的灭绝以及当今狗谱系（Canis familiaris）的狼祖先生活在何时何地都知之甚少，由于当今狗血统的骨骼遗骸在考古上出现在14 ka，狗和现代狼的祖先分化时间的遗传估计范围为40-14 ka。很明显灰狼产生了狗，但关于何时、何地以及如何发生这种情况还没有达成共识。
技术路线
研究结果
1 跨越10万年的狼基因组
通过对来自欧洲、西伯利亚和北美西北部的66个新的古狼材料进行全基因组重测序，并结合数据库中下载的6个已发表的的古狼基因组数据综合分析，发现69%的狼是雄性，反映了猛犸象古代基因组中的雄性更具有代表性。研究表明狼基因组总数据集跨越了过去10万年，而且古代狼是按照时间进行聚类而不是地理位置进行聚类。
图1 七十二个古代狼基因组
2 西伯利亚是全球基因流动的来源
西伯利亚是整个晚更新世的源头，欧洲是迁移的汇集地。证明了普遍的基因流动，但也表明祖先的替换是不完整的，欧洲深层血统的少数部分一直持续到今天。
图2 十万年的狼群历史
3 更新世的高连通性
按照空间和时间分组狼群后发现，早期的欧洲和北美种群彼此之间没有太大区别，也没有与西伯利亚有关的狼有很大的不同，随着时间的推移，西伯利亚狼取代了它们的大部分祖先。普遍的基因交流阻止了晚更新世狼群之间的分化。在过去的~10，000年（全新世），种群动态与更新世不同，没有证据表明西伯利亚基因进一步流入欧洲；相反，与欧洲有关的祖先向东传播，促成了中国和西伯利亚的现代狼的进化。今天灰狼分化水平更高，这在很大程度上反映了过去几个世纪中人类栖息地侵占和灰狼受迫害之后的种群进化达到瓶颈 。可以看到在此期间，灰狼有效种群大小普遍下降，但个体杂合度没有下降。
4 超过10万年的自然选择
通过测试个体的等位基因频率和分化时间之间的关联，发现24个受选择的的区域。该方法在没有选择情况下模拟的数据时也仍然适用。另外在25号染色体上观察到与基因IFT88紧密连锁的变异在今天仍然在狼和狗中可以发现。另一个受强烈选择的是IFT2下游的5.88 Mb区域，其等位基因频率在40-20 ka的相似时间范围内移动，但尚不清楚该区域是否可能参与IFT88的远程调控。15号染色体上的三个重叠区域表征为嗅觉基因，表明嗅觉是狼适应环境的一个进化方向。
图3 古代狼时间序列中的自然选择
5 狗的血统与东方狼有亲和力
研究发现，狗与生活在28 ka之后的狼比生活在这段时间之前的狼有更多的遗传漂变，说明狗的祖先至少在28 ka之前与其他狼有遗传关系。23-13 ka这一时期的狗更接近西伯利亚狼的特征，但研究发现西伯利亚狼并不是现代狗的直系祖先，所有单一来源的模型都与所研究的狗无关联。来自进化树外群的豺的近似成分适合狗，这反映了狗来自一些未经采样的当地狼祖先。进一步研究发现狗祖先更接近来自中国，蒙古和阿尔泰的狼，而不是来自雅库特的狼。这些结果可以用于支持西伯利亚东北部以外的欧亚犬起源，但在缺乏来自这些和其他候选地区的古代狼基因组的情况下，无法得出确切的地理结论。
图4 狗的祖先
6 西方狗血统的第二个来源
研究发现古代近东、现代非洲以及小范围的欧洲的狗，在欧亚狼的遗传基础上向西部转移，在古代近东和欧亚东部之间的斜线概括了狗种群结构的进化方向，因此，狗的祖先至少部分反映了狼的祖先差异，并且这种差异早于可能的驯化时间节点。
通过测试模型发现西伯利亚Zhokhov狗是狗的一个进化来源，代表东方相关的狗祖先，而古代欧洲狼则作为狗的第二个进化来源。通过测试狗进化关系的混合图模型，获得了与推断一致的结果。
研究结论
（1）狼种群在整个晚更新世高度相连，分化水平比今天低一个数量级。
（2）检测到了40000-30000年前IFT30基因的突变。
（3）狗与欧亚大陆东部的古代狼的关系总体上比与欧亚大陆西部的古代狼的关系更密切，表明东部的驯化过程。
（4）近东和非洲的狗多达一半的祖先来自与现代西南欧亚狼有关的独特种群，反映了狗的独立驯化过程或与当地狼的混合进化过程。
（5）所分析的古代狼基因组与狗的祖先都没有直接匹配，意味着确切的狗祖先种群仍需要确定。
网友评论