重大突破!西北大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)揭開靈長(zhǎng)類社會(huì)演化之謎

6月2日,記者從西北大學(xué)獲悉:該校生命科學(xué)學(xué)院科研團(tuán)隊(duì)牽頭聯(lián)合國(guó)內(nèi)外12家科研單位,綜合動(dòng)物行為學(xué)、生態(tài)學(xué)、地質(zhì)學(xué)、比較基因組學(xué)等多學(xué)科手段,解析了亞洲葉猴復(fù)雜社會(huì)系統(tǒng)演化的過(guò)程、動(dòng)力和遺傳基礎(chǔ),在國(guó)際上首次系統(tǒng)性揭示了靈長(zhǎng)類社會(huì)演化之謎。上述研究成果以《寒冷適應(yīng)促進(jìn)了亞洲葉猴社會(huì)系統(tǒng)的演化》為題在國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》(Science)以長(zhǎng)文形式發(fā)表。

動(dòng)物社會(huì)系統(tǒng)是動(dòng)物間交流、合作、競(jìng)爭(zhēng)和打斗等不同社會(huì)關(guān)系的組織、整合、表現(xiàn)。靈長(zhǎng)類社會(huì)系統(tǒng)的演化機(jī)制研究是世界關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題?!耙酝鶎?duì)靈長(zhǎng)類社會(huì)系統(tǒng)的演化機(jī)制研究一直停留在純宏觀水平,缺乏對(duì)分子機(jī)制的深入探究。由于缺少合適的研究模板及全基因組數(shù)據(jù),其具體演化機(jī)制尤其是遺傳基礎(chǔ)一直沒(méi)有大的突破。”科研團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、西北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授齊曉光說(shuō)。

在前期研究基礎(chǔ)上,團(tuán)隊(duì)選擇了亞洲葉猴作為研究對(duì)象。“亞洲葉猴屬于舊大陸猴疣猴亞科,共七屬55種,包含‘一夫多妻’的單家庭社會(huì)、‘多夫多妻’社會(huì)、重層社會(huì)和類重層社會(huì)四種不同的社會(huì)系統(tǒng)類型,從熱帶雨林到溫帶雪山地區(qū)均有分布,適合作為靈長(zhǎng)類社會(huì)系統(tǒng)演化的研究模板?!饼R曉光介紹。

科研團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)外高校、研究院所、動(dòng)物園等多個(gè)團(tuán)隊(duì)合作,分析調(diào)查了亞洲葉猴2903個(gè)棲息地,對(duì)每個(gè)棲息地提取的19個(gè)環(huán)境變量的綜合生態(tài)因子進(jìn)行分析,構(gòu)建了迄今為止最全的亞洲生態(tài)數(shù)據(jù)集。

同時(shí),團(tuán)隊(duì)將研究目光拉長(zhǎng)至800萬(wàn)年前,從生物化石所提示的歷史分布和對(duì)古海平面、古地理、古氣候等大數(shù)據(jù)的挖掘,一點(diǎn)點(diǎn)拼湊出亞洲葉猴祖先的擴(kuò)散路徑。團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),生活在寒冷環(huán)境中的物種傾向于形成較大的社群,且兩次社會(huì)聚合分別發(fā)生在晚中新世冷期和更新世第四紀(jì)冰期,表明寒冷事件可能驅(qū)動(dòng)了社群聚集。以此為依據(jù),團(tuán)隊(duì)提出了亞洲葉猴“三幕式”的社會(huì)演化歷史,該發(fā)現(xiàn)也是對(duì)團(tuán)隊(duì)早先提出的“亞洲起源-聚合”假說(shuō)的系統(tǒng)闡明。

800 年來(lái),一次次的寒冷事件是如何驅(qū)動(dòng)亞洲葉猴完成社群聚集的?需要對(duì)代代相傳的基因組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來(lái)證實(shí)。團(tuán)隊(duì)開創(chuàng)性地建立了“行為-生態(tài)-基因組”這一全新的研究范式,完成了亞洲葉猴七個(gè)屬代表物種的高質(zhì)量全基因組測(cè)序,得到了全球首個(gè)染色體級(jí)別的非人靈長(zhǎng)類基因組,從而構(gòu)建精確的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。

齊曉光介紹,通過(guò)比較基因組學(xué)的方法,結(jié)合系統(tǒng)發(fā)育分析檢測(cè)的結(jié)果顯示,歷史上的寒冷事件促進(jìn)了亞洲葉猴的能量代謝和神經(jīng)-激素調(diào)節(jié)相關(guān)基因受到正選擇,演化出了更加有效的腦、神經(jīng)-激素調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。其中,在奇鼻猴類群中與催產(chǎn)素、多巴胺遞質(zhì)系統(tǒng)有關(guān)的基因改變格外引人注目,其類群的社會(huì)系統(tǒng)演化呈現(xiàn)兩步式的逐步聚合模式,從祖先的“一夫多妻”到形成具有分離-聚合特征的類重層社會(huì),再演化出“家庭”長(zhǎng)期生活在一起的大型重層社會(huì)。

“在哺乳動(dòng)物中,催產(chǎn)素和多巴胺具有強(qiáng)化母親與幼兒之間的紐帶的作用。寒冷效應(yīng)引發(fā)它們的適應(yīng)性變化,強(qiáng)化了母嬰間的紐帶,延長(zhǎng)了寒冷地區(qū)奇鼻猴的親本撫育。以秦嶺金絲猴為例,他們所處的地方氣候寒冷,食物匱乏,就會(huì)有更多的抱團(tuán)取暖、互相理毛的行為,這也間接增加了個(gè)體的友好行為以及容忍度,從而促進(jìn)了家庭群向重層社會(huì)的聚集?!饼R曉光說(shuō)。

《科學(xué)》雜志審稿人對(duì)團(tuán)隊(duì)研究工作表示了充分肯定:“研究人員通過(guò)多學(xué)科交叉的方法,完整回溯了亞洲葉猴的社會(huì)演化歷史,并對(duì)其生態(tài)成因和遺傳基礎(chǔ)進(jìn)行綜合解析,這在靈長(zhǎng)類和脊椎動(dòng)物的研究中都是前所未有的,為社會(huì)演化領(lǐng)域開辟了一條新道路。”

“‘行為-生態(tài)-基因組’全新研究范式的建立,對(duì)理解包括人類在內(nèi)的靈長(zhǎng)類社會(huì)行為起源演化機(jī)制提供了新思路,也為動(dòng)物行為學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展開辟了新方向。下一步,我們將繼續(xù)深化以亞洲葉猴為代表的靈長(zhǎng)類社會(huì)系統(tǒng)演化機(jī)制研究,繼而探索人類早期社會(huì)的起源與變遷?!饼R曉光說(shuō)。(記者 霍強(qiáng))

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