中国果蝇基因组揭示全球迁徙和重复进化

导读 一项新的群体基因组学研究表明,人类无意中将果蝇传播到全球各地,它大约在4000年前抵达中国,该研究加深了我们对这种昆虫的全球迁徙、人口...
2024-05-14 15:16:10

一项新的群体基因组学研究表明,人类无意中将果蝇传播到全球各地,它大约在4000年前抵达中国,该研究加深了我们对这种昆虫的全球迁徙、人口统计、基因流动和适应的了解。

研究人员发现,中国果蝇种群在基因上是隔离的,这种隔离反映了中国古老的文化和相对封闭的社会,几个世纪以来与亚洲和欧洲的贸易有限。这种隔离还使作者能够了解相似的进化压力是否会导致相似的基因变化,这是对进化可重复性的测试。

雅各布·古尔德·舒曼(JacobGouldShurman)人口遗传学教授安德鲁·克拉克(AndrewClark)表示:“关于黑腹果蝇的惊人故事是,它们在种群之间的遗传差异反映了人类的传播方式:从非洲起源,然后迁徙出非洲,但这是最近发生的事情。”在艺术与科学学院。克拉克是该研究的共同通讯作者,该研究于4月17日发表在《科学进展》杂志上。另一位通讯作者是中国北京大学进化生物学教授、克拉克实验室前博士后研究员陆健。

作者将自己的结果与之前的研究结果相结合,提出黑腹果蝇起源于南部非洲,并于大约9000年前从北非迁出。从那里,苍蝇扩展到东亚和中国(约2.8-4400年前),到欧洲(约1800年前),最近扩展到北美(仅约150年前)和澳大利亚(约100年前)前)。

苍蝇是人类的共生体——一种从与另一种既无益也无害的生物体的联系中获益的生物体。它们靠果园和葡萄园里腐烂的水果而茁壮成长。

克拉克说:“人类大约在8万年前就开始长途跋涉走出非洲,但水果的农业生产却在不到1万年前就开始了。”“这确实是现代人类贸易帮助苍蝇在全球范围内传播。”

在这项研究中,研究人员对来自中国不同环境的292个黑腹果蝇菌株的基因组进行了测序,并将它们与之前发表的基因组序列一起进行了分析。他们发现来自中国的菌株代表了一个独特的祖先群体,中国境内的亚群体之间存在明显的差异。该论文阐明了中国人群隔离的程度和持续时间,这一结果仅在早期研究中暗示过。

全球种群基因组数据使研究人员能够开发一个计算机模型来估计黑腹果蝇到达每个大陆的时间,并推断在密切相关菌株的基因组中聚集在一起的遗传变化如何与地理运动相对应。

黑腹果蝇是一种模式生物,被研究人员广泛用于研究发育和基因调控的基本过程,以及环境适应的遗传基础。在这项研究中,克拉克、卢和同事发现了对杀虫剂反应的基因变化。

“当人类使用杀虫剂时,会给人群带来巨大的压力,许多昆虫相对较快地产生抗药性,”克拉克说。克拉克说,这些变化在基因上通常相当简单,只涉及几个具有重大影响的基因,而不是可能涉及数百个基因的复杂性状。

中国人群中发生的适应独立于其他地理人群,并且是在其他已产生杀虫剂抗药性的人群中发现的相同基因中发生的独特突变。克拉克说:“这是自然重复进化试验的一个很好的例子,但结果基本相同。”

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