基因組測序揭示鬚鯨的罕見進化模式

單一物種如何演化成兩個新物種？進化學家給出的答案通常是地理隔離。不過，有時沒有地理隔離也能產生新的物種，這種罕見情況被稱為同地物種形成（sympatric speciation）。根據瑞典和德國的最新研究成果，鬚鯨正是經歷了這種同地物種形成。

文章的共同第一作者、德國法蘭克福大學的Fritjof Lammers說：「基因流動下的物種形成很少見。通常，由於地理環境抑制了遺傳交換，物種被認為是生殖隔離的。顯然，這並不適用於鯨。」

為了更好地了解鯨的進化史，Lammers及其同事利用了鬚鯨科中的六個代表性物種的基因組序列，包括藍鯨、座頭鯨和灰鯨。根據基因組中近34,200個序列片段的模式，他們追溯了鯨的關係、輻射進化和種群歷史。

這項分析表明進化上神秘的灰鯨屬於鬚鯨家族，並指出了發生在750萬年至1050萬年前的快速輻射進化。比較分析還突出了藍鯨—這種世界上最大的動物—的基因組內存在高水平的雜合性。研究人員近日在《Science Advances》雜誌上發表了這一成果。

在這項研究中，研究人員利用Illumina測序儀對六種鬚鯨進行測序，並將序列與現有的弓頭鯨基因組序列進行比對，弓頭鯨（北極露脊鯨）與北大西洋露脊鯨落在單獨的譜系。測序覆蓋度從6倍到27倍。

為了方便比較，研究人員還利用Illumina的HiSeq測序系統對河馬進行了雙端測序。他們從哥本哈根動物園中一頭自然死亡的河馬的肌肉樣本中提取了基因組DNA。大約5400萬年前，河馬與鯨類（包括鯨和海豚）分離。河馬的測序覆蓋度達到55倍。

研究人員追蹤了鬚鯨基因組與鬚鯨參考序列之間2500萬個固定SNP差異。他們結合基因流動和群體分析，利用多物種合併模型來梳理鬚鯨的物種進化模式。

根據現有的數據，作者總結道，鬚鯨進化似乎是一個逐漸分離的過程，三種譜系可能幾乎同時產生：(i) 藍色和塞鯨，(ii) 灰鯨，以及(iii) 長鬚鯨和座頭鯨。

「因此，對鬚鯨系統發育網路的最好理解是早期的輻射進化，因為鬚鯨基因組的不同片段支持三種不同的進化史，」作者在文中寫道。他們還認為，在海洋環境中，同地物種形成也許是常見的。

原文檢索

Whole-genome sequencing of the blue whale and other rorquals finds signatures for introgressive gene flow

Science Advances 04 Apr 2018:

Vol. 4, no. 4, eaap9873

DOI: 10.1126/sciadv.aap9873

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