基因分析揭示了类人猿神秘的Y染色体的进化过程

类人猿染色体进化

研究人员通过比较三个现有(大猩猩,人和黑猩猩)和两个新生成(猩猩和Bonobo)Y染色体组件来重建大猿Y染色体的祖先序列。新的研究表明,许多基因家族和多拷贝序列已经存在于大猿y常见的祖先中,并且黑猩猩和·····································罗博谱系经历了从人类谱系分歧后经历了加速的基因死亡和核苷酸替代率。信用:丹尼Zemba和Monika Cechova,宾夕法尼亚州

研究人员重建了祖先类人猿Y,并在倭黑猩猩和黑猩猩身上展示了它的快速进化。

新分析DNA来自伟大猿族家族的所有生物物种的男性特异性Y染色体的序列有助于澄清我们对这种神秘染色体的发展方式的理解。y染色体的演变的更清晰的图片对于研究人类的男性生育以及我们对繁殖模式的理解以及追踪巨大猿类的能力来说,这可能有助于保护这些濒危物种的努力。

宾夕法尼亚州立大学的一组生物学家和计算机科学家对红毛猩猩和倭黑猩猩的Y染色体进行了测序和组装,并将这些序列与现有的人类、黑猩猩和大猩猩的Y序列进行了比较。通过比较,研究小组能够弄清似乎符合物种间行为差异的进化模式,并重建了所有类人猿祖先的Y染色体可能是什么样子的模型。

一篇描述这项研究的论文发表在杂志上美国国家科学院院刊

“Y染色体对男性生育能力很重要,包含基因精子生产的关键,但它是在基因组研究常被忽视,因为它是如此困难的顺序和装配、“Monika Cechova说,宾夕法尼亚州立大学研究生的研究和co-first该论文的作者之一。“Y染色体包含大量重复序列,这对DNA测序、组合序列和比对序列具有挑战性。目前还没有现成的软件来处理Y染色体,所以我们必须克服这些障碍,优化我们的实验和计算协议,这使我们能够解决有趣的生物学问题。”

Y染色体很不寻常。它包含相对较少的基因,其中许多与男性性别决定和精子生产有关;大片段的重复DNA,短序列不断重复;还有大的DNA回文,反向重复,可以有数千个字母那么长,前后读起来都一样。

该研究小组之前的工作比较了人类、黑猩猩和大猩猩的序列,揭示了一些意想不到的模式。人类与黑猩猩的关系更为密切,但就某些特征而言,人类的Y染色体与大猩猩的Y染色体更为相似。

“如果你只是比较序列的同一性——比较染色体上的As、Ts、Cs和Gs——正如你所预料的,人类更像黑猩猩,”宾夕法尼亚州立大学的Pentz生物学教授和研究团队的领导者之一Kateryna Makova说。yabo124“但如果你观察存在哪些基因,重复序列的类型,以及共享的回文,你会发现人类看起来更像大猩猩。”我们需要更多类人猿的Y染色体来梳理出发生的细节。”

因此,研究小组测定了倭黑猩猩(黑猩猩的近亲)和红毛猩猩(类人猿的远亲)的Y染色体。有了这些新的序列,研究人员可以看到倭黑猩猩和黑猩猩共享了DNA序列加速变化和基因丢失的不寻常模式,这表明这种模式在两个物种进化分裂之前就出现了。另一方面,红毛猩猩的Y染色体作为比较的外群,根据已知的与其他类人猿的关系,看起来就像你所期望的那样。

“我们的假设是,我们在黑猩猩和倭黑猩猩身上看到的加速变化可能与它们的交配习惯有关,”宾夕法尼亚州立大学的研究生、该论文的联合第一作者拉胡尔西姆·维塞斯纳(Rahulsimham Vegesna)说。在黑猩猩和倭黑猩猩中,一个雌性在一个周期内与多个雄性交配。这就导致了我们所说的“精子竞争”,来自几个雄性的精子试图使一个卵子受精。我们认为,与其他拥有不同交配模式的猿类相比,这种情况可能会带来加速黑猩猩和倭黑猩猩Y染色体变化的进化压力,但这一假设虽然与我们的发现一致,但需要在后续研究中进行评估。”

除了挑选出在个别物种中如何发展的一些细节外,该团队使用了一组伟大的猿序列来重建Y染色体在现代伟大猿的祖先中可能看起来像。

维斯纳说:“拥有类人猿祖先的Y染色体有助于我们理解染色体是如何进化的。”“例如,我们可以看到Y染色体上的许多重复区域和回文已经存在于祖先的染色体上。这反过来也证明了Y染色体在所有类人猿中的重要性,并允许我们探索它们是如何在每个独立物种中进化的。”

Y染色体不同寻常的另一个原因是,它不像大多数染色体那样没有匹配的伴侣。我们每个人都得到两份染色体1到22日,然后我们中的一些人(女性)有两个X染色体,我们中的一些人(男性)得到一个X和一个y染色体交换部分合作这一过程被称为“复合”,这是很重要的保护染色体进化。由于Y染色体没有伴侣,人们曾猜测,Y染色体上的长回文序列可能会自我重组,从而仍然能够保存它们的基因,但其机制尚不清楚。

切乔瓦说:“我们使用了一种叫做Hi-C的技术的数据,这种技术捕捉染色体的三维组织,试图看到这种‘自我重组’是如何促进的。”“我们发现,相互重组的染色体区域通过染色体的结构彼此保持在空间上的近距离。”

“研究Y染色体带来了很多挑战,”宾夕法尼亚州立大学计算机科学与工程副教授、生物化学和分子生物学教授保罗·梅德韦杰夫(Paul Medvedev)说,他也是该研究团队的另一位负责人。yabovip2021yabo124“我们必须开发专门的方法和计算分析来解释y序列的高度重复性。这个项目是真正的跨学科的,如果没有我们团队中计算和生物科学家的结合,就不可能发生。”

参考:“大猿y染色体的动态演变”由Monika Cechova,Rahersimham Vegesna,Marta Tomaszkiewicz,Robert S. Harris,Di Chen,Samarth Rangavittal,Paul Medvedev和Kateryna D. Makova,2020年10月5日,美国国家科学院院刊
DOI: 10.1073 / pnas.2001749117

除了Cechova,Makova,Vegesna和Medvedev之外,宾夕法尼亚州立州的研究团队包括Marta Tomaszkiewicz,Robert S. Harris,Di Chen和Samarth Rangavittal。The research was supported by the U.S. National Institutes of Health, the U.S. National Science Foundation, the Clinical and Translational Sciences Institute, the Institute of Computational and Data Sciences, the Huck Institutes of the Life Sciences, and the Eberly College of Science of the Pennsylvania State University, and by the CBIOS Predoctoral Training Program awarded to Penn State by the National Institutes of Health.

4评论论“基因分析揭示类人猿神秘的Y染色体的进化”

  1. 仍然存在一个问题,为什么需要男性?就让这些都是自我授精的女性吧,她们在25岁左右才有一个“完美的受孕”。谁发明了这种两性关系,真是狡猾。

    • 乔,你的帖子很好地说明了为什么会发生堕胎。不是所有的白痴都应该有呼吸。

  2. 大多数科学家不相信人类是从类人猿进化而来的。这里所代表的科学家们并不理解这样一个事实,即相关性并不总是因果关系。当我看到这样的报告时,它提醒我科学家只有在他们的研究进展中才能得到报酬。这种驱动力迫使他们公布他们的研究,不管这些研究有多么荒谬或无效。

  3. 这是一个id iocy ......

    染色体计数是共同祖先的证据吗?

    废话

    有人认为否则吗?

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