曾经多样化的犀牛科只剩下五种,这使得重建它们的进化历史成为自达尔文以来生物学家面临的挑战。

年8月24日,中国农业大学刘山林,斯德哥尔摩大学LoveDalén及哥本哈根大学M.ThomasP.Gilbert(中国农业大学为第一单位)共同通讯在Cell在线发表题为“Ancientandmoderngenomesunraveltheevolutionaryhistoryoftherhinocerosfamily”的研究论文,该研究对五种犀牛物种(三种已灭绝和两种现存)的基因组进行了测序,并将其与来自其余三种现存物种和一系列外群的现有数据进行了比较。

该研究确定了现存非洲和欧亚血统之间的早期分歧,解决了关于现存犀牛系统发育的关键争论。该研究分析表明,虽然犀牛基因组总体上表现出低水平的全基因组多样性,但现代物种的杂合度最低,近亲繁殖最高。这些结果表明,虽然低遗传多样性是该家族的一个长期特征,但最近这种情况尤其恶化,这可能反映了最近人为驱动的犀牛种群数量下降。

自该领域出现以来,了解犀牛物种之间的关系以及它们何时分化一直是进化生物学家解决的问题。达尔文本人在年讨论了这个话题,作为他在年《物种起源》之前的关于进化的简短论文中的少数例子之一。虽然犀牛曾经是一个多样化的进化枝,但现存的犀牛只包括五个物种,所有这些物种都是高度濒危和全球优先保护的物种。

Rhinocerotoidea,包括犀牛科(Rhinocerotidae)在内的进化枝,在-万年前(mya)从欧亚大陆或北美的貘中分离出来。该科随后辐射到至少个物种,分布在非洲、欧亚大陆、北美洲和中美洲,其中包括一些有史以来最大的陆地哺乳动物。大多数犀牛在更新世之前就灭绝了,只有9个物种存活到更新世晚期,在此期间发生了额外的灭绝。这些包括五个现存的物种,以及现已灭绝的西伯利亚独角兽(Elasmotheriumsibiricum)、默克犀牛(Stephanorhinuskirchbergensis)及其亲属Stephanorhinushemitoechus(此处未研究)和毛犀(Coelodontaantiquitatis)。

文章模式图(图源自Cell)

尽管进行了数十年的研究,但关于现存犀牛物种与其最近灭绝的亲戚之间的进化关系的基本问题仍然存在。此外,一些犀牛物种缺乏可用于应用的基因组资源,包括基于DNA的监测、保护管理和环境DNA研究。为了解决这些问题和需求,该研究分析了代表八种犀牛物种的基因组数据集,包括存活到晚更新世的所有七个属。

该研究数据包括五种现存的犀牛物种,它们分别由黑色(Dicerosbicornis)、白色(Ceratotheriumsimum)、苏门答腊(Dicerorhinussumatrensis)和更大的独角犀(Rhinocerosunicornis,也称为印度)犀牛和爪哇犀牛(R.sondaicus)的重新测序基因组。爪哇犀牛基因组是从可追溯至年的博物馆标本中检索到的,并重新测序为高覆盖率(25倍)。此外,该研究对来自晚更新世化石的三种灭绝犀牛物种的基因组进行了测序,这些物种接近或超过约5万年前(kya)的放射性碳测年极限。

该研究对五种犀牛物种(三种已灭绝和两种现存)的基因组进行了测序,并将其与来自其余三种现存物种和一系列外群的现有数据进行了比较。该研究确定了现存非洲和欧亚血统之间的早期分歧,解决了关于现存犀牛系统发育的关键争论。该研究分析表明,虽然犀牛基因组总体上表现出低水平的全基因组多样性,但现代物种的杂合度最低,近亲繁殖最高。这些结果表明,虽然低遗传多样性是该家族的一个长期特征,但最近这种情况尤其恶化,这可能反映了最近人为驱动的犀牛种群数量下降。

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