咦，尾巴为什么消失了？_精选
对灵长类动物的起源和演化过程研究，不仅有助于回答对人类的起源问题，也有助于人们了解人类独特身体结构特征的演变历史。
【资料图】
随着分子生物学的发展，越来越多的科学家通过基因解开谜题。今天，浙大官微邀请到浙江大学生命演化研究中心的张国捷教授，讲述他们通过多学科交叉技术手段和团队合作，发现的灵长类物种演化奥秘。
通过基因分析，走进灵长类物种演化的“十万个为什么”——
图注：灵长目物种演化树
灵长类图片由Stephen D. Nash绘制
（张国捷课题组和吴东东课题组合作供图）
爱因斯坦的大脑到底有何不同，一直是人们热议的话题。脑，作为人类智力的源泉，其演化过程格外受到关注。
在漫长的演化过程中，灵长类的脑部容量逐渐增加，占身体的比例也逐步增加，且皮层折叠程度不断复杂化。相对脑容量变大并非人类独特的性状，在灵长类其他演化节点也已经开始发生。相对脑容量在灵长类演化过程的四个关键节点显著增大，分别发生在类人猿下目的祖先、狭鼻类祖先、大猿祖先和人类上。在猩猩等大猿物种出现之后，这种趋势变得尤其突出，并在人类中达到了顶峰。人类不仅拥有了灵长类动物中最大的脑容量，还拥有折叠程度最为复杂的大脑皮层。
灵长类物种脑容量演化历程以及
此过程中基因组上的变化
大脑图像来自密歇根州立大学
（张国捷课题组和吴东东课题组合作供图）
通过比较基因组学手段，科学家们研究发现，一些大脑相关的基因在灵长类演化历程中受到了强烈的正向选择，这些基因在灵长类脑容量扩张和皮层折叠的演化过程中发挥了重要作用。同时，调控基因表达的非编码区域在漫长的灵长类演化过程中也经历了加速演化，表明灵长类动物通过不断优化基因表达来促进大脑发育和演化。
这些发现强调了基因和调控区域在灵长类大脑演化中的重要作用，丰富了人们对灵长类大脑演化的认识。
尾巴是很多动物的标志性特征之一，尤其是对于一些动作灵敏的灵长类物种，长短不一的尾巴能够帮助它们稳定身体，转向和控制速度。然而，包括人类在内的猿类物种却失去了尾巴，成为其重要特征。研究表明，这一现象可能与一些特定的基因调控序列的突变有关。
无尾和有尾的灵长类动物
灵长类图片由Stephen D. Nash绘制
KIAA1217基因会影响脊柱的发育，而在已有的小鼠实验中，这个基因的突变会使小鼠的尾椎数量减少。这个基因的调控区域在猿类物种中积累了大量特异的变化，推测这个调控区域在猿类中的突变，可能与猿类失去尾巴有关。
祖先的一部分基因多态性会被随机分流到分化出的不同物种里，从而造成亲缘关系较远的物种之间在某些基因上也有更高的相似性。这一演化遗传过程被称为不完全谱系分流。虽然人类最近缘的现生物种是黑猩猩，但是人类基因组上却有15%的区域与大猩猩更加相似。导致这一现象的原因就是不完全谱系分流。
不完全谱系分流示意图
（冯少鸿绘）
张国捷说，我们在研究中发现灵长类不同祖先节点上有5%至64%的基因组序列由于不完全谱系分流，导致分子演化过程与物种分化过程存在冲突。在高重组率、受到平衡选择的区域，如与免疫、肤色等相关的基因，受到不完全谱系分流影响程度会更高。而低重组率、受到纯化选择的区域，如一些非常保守的看家基因，受到不完全谱系分流程度会更低。这样的现象也导致了用部分DNA序列构建的分子钟来推断物种分化时间往往会高估，与化石记录的物种分化时间存在较大差异。
在利用基于多物种溯祖原理的方法推断基因组上每个位点发生不完全谱系分流可能性的同时，也可以在不依赖化石记录的情况下更加精准的估算物种分化时间，结果表明用这一方法估算的灵长类物种遗传分化时间，与已知的化石时间基本一致。
“这就表明，不完全谱系分流的分析方法可以在不依赖化石证据，只利用基因组数据和某些群体参数，就可以得到较为准确的物种分化时间。”
金丝猴因其通体金色毛发而闻名于世，但事实上，并非所有金丝猴都是金色的，通体金色毛发的只有川金丝猴，滇金丝猴黑背白腹怒江金丝猴通体黑色毛发。而黔金丝猴的毛发更是特别，它们的头部与肩膀等处为金色毛发，其他部位则覆盖深色毛发。
我们不禁要问，这样的毛色差别到底是什么原因导致的呢？
云南大学的于黎教授联合团队通过基因组分析发现，黔金丝猴是川金丝猴与滇/怒江金丝猴祖先杂交后形成的全新物种。在演化过程中与两个祖先物种形成了生殖隔离，进而成为了一个独立新物种。
黔金丝猴杂交成种过程的示意图
（于黎课题组供图）
过去生殖隔离被看成是两个群体能否真正分化为两个物种的金标准。但是黔金丝猴的演化却打破了这一“金科玉律”，证明了刚分化不久的近缘种之间仍有几率突破生殖隔离，产生可育的杂交后代，甚至形成新的物种。
“虽然在动物界，物种间杂交成种比较罕见，但这项出色的研究首次发现了灵长类动物中也存在这一现象，这暗示着物种间杂交成种在物种演化中的作用比先前的认知中更加重要。”张国捷说。
菲氏叶猴（欧阳冠来供图）
群居生活以及相应的社会行为的演变，是灵长类研究的重难点之一。近日，西北大学齐晓光教授联合多个课题组，对包括金丝猴在内的亚洲叶猴进行了自然史重建和基因组比较研究，发现寒冷气候是推动它们性情变温和，产生复杂社会群体结构的重要因素。
寒冷事件促进亚洲叶猴社会聚合
（齐晓光课题组供图）
通过细胞生物学手段验证基因组分析的结果，研究者们发现催产素和多巴胺通路的功能在具有更大社群的物种中进一步加强。齐晓光教授说：“寒冷驱动了对亲代抚育等行为的选择，造成了物种神经内分泌系统的重塑，特别是催产素和多巴胺通路的强化。这同时也让个体变得更温柔，增强了社群的凝聚力。”
人类从何而来，灵长类如何演化还有许多谜题有待科学家去解开。近日，我国科学家组织的灵长类基因组计划发布了阶段性成果，在灵长类演化研究上取得了重要进展。
以上的“十万个为什么”，就是他们在研究中解答的一系列问题。
该计划由浙江大学生命演化研究中心的张国捷教授团队、昆明动物所吴东东研究员团队、西北大学齐晓光教授团队、云南大学于黎研究员团队等联合国内外多个研究中心组成联盟，通过多学科交叉技术手段对灵长类基因组展开比较研究，研究人类在内的灵长类物种的起源和分化过程、灵长类社会行为和社会组织的起源、以及大脑等各种生理特征的演化和遗传基础。
红腿白臀叶猴
（欧阳冠来供图）
6月2日，《科学》杂志以灵长类基因组学研究为主题，以专刊形式发表8篇该计划的研究成果论文，同时该项目有另外3篇论文在《科学进展》和《自然-生态演化》杂志同步发表。
“作为灵长类一员，我们的基因组既含有人类演化过程中产生的独特变异也保留了灵长类漫长演化过程中塑造而成的遗传背景”张国捷总结说，“通过比较基因组不仅回答包括人类在内的灵长类物种如何起源，而且可以详细刻绘我们身上每个基因、每个碱基的演化过程和变异模式，为理解人类创新性状和疾病发生的机制提供重要借鉴”。
