Only Perception: 蝙蝠與海豚有何遺傳上的相似之處？

2013-09-05

蝙蝠與海豚有何遺傳上的相似之處？

Scientists uncover genetic similarities between bats and dolphins
http://phys.org/news/2013-09-scientists-uncover-genetic-similarities-dolphins.html

2013.09.04

在不同物種中，類似性狀（traits）的演化 -- 一種稱為趨同演化（convergent evolution）的過程 -- 相當廣泛，不過根據 Queen Mary University of London 的科學家所進行的、發表在本週 Nature 期刊上的研究，趨同演化不僅限於生理層次，也出現在遺傳層次上。

科學家們研究回聲定位（echolocation，最為人所知的趨同演化例子之一）的基因組偏差（genomic basis），在基因組的層次上檢查此過程的頻率。

回聲定位是一種複雜的生理性狀，那涉及超音波脈衝的產生、感知與聽覺處理，以便能偵測到看不見的障礙或追蹤獵物，而且已分別演化成不同的蝙蝠與鯨目（cetaceans，包含海豚）群組。

科學家進行這類型研究中，規模最大的一次全基因組調查，要看看「涉及相同基因」的生理特性之趨同演化，其範圍有多大。

他們比較 22 種哺乳類動物的基因組序列，包含了蝙蝠與海豚的基因組（那獨立演化出回聲定位），結果發現基因標記（genetic signatures）與趨同演化一致，有近 200 種不同的基因組區域集中在數個「聽覺基因」中。

為了完成這些分析，該團隊得使用某種電腦程式掃過包含數百萬個字母的遺傳密碼，該程式能計算偶然間發生趨同變化的機率，故他們能可靠地確認「異類（odd-man-out）」基因。

他們使用 Queen Mary 物理與天文學系的超級電腦（GridPP High Throughput Cluster）完成這次研究。

在回聲定位上的一致性，蝙蝠與瓶鼻海豚間的趨同標記可以在許多先前就已涉及聽覺或耳聾的基因中看見。

"我們本來預期，完全相同的變化，也許頂多出現在一打上下的基因中，不過看數量到接近 200 個，真的難以置信，" Dr Joe Parker 解釋，論文的第一作者。

"我們明白天擇是一種基因序列演化的強大驅動者，她在完全不相關的動物的基因序列中產生近乎完全相同的結果，能夠確認這麼多例子，真的很驚人。"

Dr. Georgia Tsagkogeorga，他承攬這項研究中，新基因組資料的集成，補充道："我們發現趨同演化的分子訊號相當廣泛，而且能在許多跨基因組的基因中看見。那大幅增加我們對於基因組演化的理解。"

小組領導者，Dr Stephen Rossiter 表示："這些結果可能只是冰山的一角。當更多物種的基因組被定序與研究後，我們也許能看見其他由相同遺傳變化所驅使的、驚人的趨同適應例子。"

※ 相關報導：

＊ Genome-wide signatures of convergent evolution in echolocating mammals
http://dx.doi.org/10.1038/nature12511