本報訊 熊貓和小熊貓屬于食肉目不同的科：大熊貓屬于熊科，而小熊貓屬于鼬超科中的小熊貓科，二者分歧已有4000多萬年。盡管其系統發育關系較遠，它們卻演化出相同的食竹食性；更為有趣的是，這兩種熊貓的前掌還演化出一個特殊的結構——偽拇指，以幫助抓握竹子，是適應性演化和趨同演化的經典案例。然而，偽拇指形成的分子機制一直難以揭示。
為揭示大熊貓和小熊貓形態性狀和生理性狀趨同的遺傳學機制，中國科學院動物研究所研究員魏輔文領導的研究團隊首次對小熊貓全基因組進行從頭測序、組裝和注釋，并通過補充測序對大熊貓基因組進行了重新組裝，組裝質量比之前版本有了較大提升。基因組水平的系統發育分析顯示，大熊貓屬于熊科，而小熊貓屬于鼬超科，結果支持之前分子水平的分類結論，且二者分歧時間可追溯到4750萬年前。
在全基因組測序的基礎上，他們采用比較基因組學方法從基因組水平進行了大熊貓和小熊貓趨同演化的分子機制解析。在全基因組水平，他們鑒定了70個大、小熊貓適應性趨同的基因，其中部分基因富集在纖毛組裝、肢端發育、蛋白消化與吸收、視黃醇代謝等類別或通路，與大、小熊貓偽拇指發育和對竹子中必需營養物質吸收利用密切相關。參與細胞纖毛結構組裝的肢端發育基因DYNC2H1和PCNT是調控熊貓偽拇指發育的重要基因；與必需氨基酸、必需脂肪酸和維生素吸收利用相關的基因也發生了適應性趨同，可增強熊貓從竹子中汲取必需營養物質以適應低營養的竹子食物。
在全基因組水平的假基因化分析中，他們鑒定了10個大、小熊貓共有的假基因，其中包含感知肉味的鮮味受體基因TAS1R1。TAS1R1在大、小熊貓中均發生了假基因化，而其他食肉動物的該基因正常，呈現了一個有趣的食性特化驅動的遺傳趨同事件。進一步分析顯示，小熊貓TAS1R1基因發生假基因化的時間應該在小熊貓食性轉換為部分植食之后。該研究從代謝通路、蛋白趨同到假基因化等不同水平揭示了大熊貓和小熊貓形態與生理性狀趨同的遺傳學機制，為趨同演化這一演化生物學熱點問題分子機制的揭示提供了新的案例。
相關研究結果1月17日在線發表于美國《國家科學院院刊》上。（柯訊）
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