黑猩猩基因地圖助力溯源非法交易

一個國際研究團隊近日發表了第一個瀕危野生黑猩猩基因組多樣性目錄。該目錄包括來自不同黑猩猩物種的828個樣本，重建了黑猩猩群體結構，并提供了物種隔離、遷移和聯系的精細模式。相關研究發表于《細胞基因組學》。

研究人員利用這些信息設計了一種方法，能將被交易的黑猩猩與其在大約100公里內的原棲息地聯系起來，目的是幫助打擊黑猩猩及其相關產品的非法交易。

“黑猩猩是一種瀕危物種，近年來數量急劇下降。”論文第一作者、西班牙進化生物學研究所的Claudia Fontsere說，“我們描述該物種當前的基因組多樣性，是為了提供種群之間聯系的精細地圖，以便作為保護者的指南，為保護黑猩猩提供服務。”

研究人員表示，這項研究得益于泛非項目（PanAf）在48個地點對數千只黑猩猩糞便樣本進行的聯合采樣。研究團隊多年來致力于開發有效檢索和豐富糞便樣本中宿主DNA比例的方法學策略。通常，分析糞便樣本有很多技術挑戰，因為它們只含有少量降解的黑猩猩DNA。不過，糞便對于研究瀕危物種也有優勢，因為它們可以被廣泛收集，采樣過程對動物的干擾也最小。糞便樣本現在被用于研究許多其他瀕危靈長類動物和其他物種。

“由于我們使用的是帶有數千個獨立標記的整條染色體的測序，相比于微衛星DNA標記，我們對基因組有了更廣泛的視角，這是完善和描述黑猩猩復雜進化史所需要的。”西班牙進化生物學研究所首席研究員、該研究的共同負責人Tomas Marques-Bonet補充道，“令人印象深刻的是，我們正在使用非侵入性樣本，從某種意義上說，這是一種極有價值的基因組DNA來源。研究人員能以一種無需接觸或干擾動物的方式收集，除了要拜訪它們的棲息地。”

由于黑猩猩的化石記錄和古代DNA資料有限，重建其歷史的唯一方法是借助對現存個體的研究。科學家已經發現了4種黑猩猩亞種，但它們之間的關系仍然存在疑問。長期以來，人們一直在思考這些亞種之間是如何相互聯系的。

為了探索這些問題，Fontsere和同事從800多份野生黑猩猩糞便樣本中提取了部分基因組信息。這些樣本是通過非侵入性方式采集的，取樣自它們目前的棲息范圍內。研究人員把注意力集中在了21號染色體上，這是黑猩猩基因組中最小的連續核序列，也是用于推斷黑猩猩種群結構的基因組序列數據的主要來源。

“借助該取樣方法，我們就在21號染色體上發現了比以前研究多出約50%的新遺傳變異。”Fontsere說，“我們的數據集對理解最近和過去的黑猩猩種群之間的基因流動至關重要，因為之前的樣本差距阻礙了相關研究。”

Fontsere表示，他們也能夠描述黑猩猩種群是否在最近被隔離了，或者是否有歷史事件導致了隔離。通過描述每個種群的基因組奇點，他們還創建了一張將基因組信息與地理位置聯系起來的地圖，這樣他們就能夠設計出一種策略來推斷黑猩猩個體的棲息地位置。

研究人員指出，在此之前，只有59個黑猩猩完整基因組被測序，它們的來源信息十分有限。有了這些新的樣本和基因組數據，他們能夠填補之前黑猩猩在非洲東部和中部分布的空白。

研究人員還對4種已知黑猩猩亞種的基因分化有了更細致的理解。他們發現了黑猩猩歷史種群結構、種群間遺傳連續性障礙，以及河流和湖泊等地理障礙之間的聯系。

“我們分析了黑猩猩古老和新近變異，發現其歷史是復雜的，很像我們人類。”該研究共同負責人、德國馬普學會進化人類學研究所和萊比錫大學的Mimi Arandjelovic說，“黑猩猩不同亞種在過去確實是分開的，但后來也經歷了種群之間的基因交換。這很好地解釋了為何旨在重建不同祖先時期的研究，對黑猩猩的進化史得出了不同的結論。”

此外，該研究還揭示了非洲西部黑猩猩種群之間存在廣泛的連通性。

Marques-Bonet說：“這對它們的保護至關重要，而且表明為了保護這些種群和亞種，人們需要保護西非森林之間的連通性，特別是在北部地區。”

研究人員表示，他們在黑猩猩身上的發現證實，盡管分析糞便樣本比血液樣本更復雜，但卻是物種DNA的良好來源。

PanAf還將繼續分析8年來從非洲18個國家收集的40多個臨時和長期研究和保護地點的數據。目的是了解黑猩猩文化和行為多樣性進化的驅動因素。