以下段落改编自Ricki Lewis,“驴子是由倒置的染色体产生的吗?”,最初发表于2018年的PLOSOne博客上。
在基因组测序领域,驴几乎没有马那么受重视。但是现在,丹麦自然历史博物馆地球遗传学中心的加布里埃尔·雷诺在《科学进步》杂志上发表了一篇关于1997年出生于哥本哈根动物园的驴子威利(Aquius asinus)杰克5的新的和改进的基因组序列的报告。(雌性是珍妮或詹妮特。)新的观点提供了线索,说明驴是如何从马身上沿着进化树分支的。
马及其过去和现在的亲属在基因上都是特殊的,因为它们的染色体会重新排列。这应该会阻止他们生产出可行的杂交品种——但他们确实生产了。驴有62条染色体,马有64条。骡子由公驴和母马交配而成,有63条染色体。骡子以他们的智慧、冷静、耐力和毅力而闻名。它们像马一样的身体搭在像驴一样的四肢上,使它们成为在大峡谷运送游客和在战斗中运送物资的理想选择。骡子的耳朵和马妈妈的耳朵一样大,骡子发出的声音从嘶鸣变成了嘶鸣。
互补的一对,一头母驴和一匹公马,生出的是比骡子小的西尼。驴子是骡子的另一面,有着驴的体格,长在马的四肢上,还有驴的短耳朵。它们比骡子稀有,但也有63条染色体。很容易混淆它们。
将威利的基因组与马的基因组进行比较,揭示了它们之间的密切进化关系。只有大约15%的马基因不在驴的基因组中,只有大约10%的驴基因在马中没有对应的基因。它们共享的大多数基因提供基本的“管家”功能,如分解蛋白质、修复DNA、促进胚胎发育和控制细胞分裂。这就是为什么每个基因组的一个拷贝可以结合在一起产生骡子和海尼。
除了A、C、T、G序列之外,基因组中编码的第二种信息形式是个体基因的两种变体是不同(杂合)还是相同(纯合)的模式。许多连续的纯合子基因形成“纯合子序列”(ROH)。
一个ROH表示一个染色体块,可能长达数百万个DNA碱基,这与每个个体的父母相同,他们反过来从共同的祖先那里继承了它,就像表亲共享的祖父母一样。ROH的时间越长,共同祖先的时间就越近,因为突变的积累需要时间,这会打破序列的同一性。
仔细检查ROHs可以揭示最近的近亲繁殖和驯化,有助于重建可能的进化分支模式,更实际的是,有助于祖先公司将唾液样本中的DNA分配到人类祖先可能来自的地理区域。新的研究比较了三种斑马和三种驴的ROHs,证实了威利最近的祖先是索马里野生驴。
研究人员使用芝加哥HiRise组装技术来提高威利基因组序列的质量。他们写道:“这一新的组合使我们能够识别马和驴之间精细的染色体重排,这可能在它们的分化以及最终的物种形成中起到了积极的作用。”。
更大的片段使他们能够专注于染色体扭曲的DNA序列,如反转(序列翻转)或易位(不同类型的染色体交换部分)。这些事件可能助长了小种群的繁殖隔离,从而扩展到物种形成。
如果最终带有一个倒位染色体的精子使具有同样倒位的卵子受精,那么动物就会在两个倒位染色体的复制体中受孕,它们就会彼此受孕,而不是与马交配。一旦建立了一个倒置的亚种群,进一步的基因变化将使他们与祖先马进一步分离。