重大突破!西北大學科研團隊揭開靈長類社會演化之謎

6月2日,記者從西北大學獲悉:該校生命科學學院科研團隊牽頭聯合國內外12家科研單位,綜合動物行為學、生態學、地質學、比較基因組學等多學科手段,解析了亞洲葉猴復雜社會系統演化的過程、動力和遺傳基礎,在國際上首次系統性揭示了靈長類社會演化之謎。上述研究成果以《寒冷適應促進了亞洲葉猴社會系統的演化》為題在國際頂尖學術期刊《科學》(Science)以長文形式發表。

動物社會系統是動物間交流、合作、競爭和打斗等不同社會關系的組織、整合、表現。靈長類社會系統的演化機制研究是世界關注的熱點和難點問題。“以往對靈長類社會系統的演化機制研究一直停留在純宏觀水平,缺乏對分子機制的深入探究。由于缺少合適的研究模板及全基因組數據,其具體演化機制尤其是遺傳基礎一直沒有大的突破。”科研團隊負責人、西北大學生命科學學院教授齊曉光說。

在前期研究基礎上,團隊選擇了亞洲葉猴作為研究對象。“亞洲葉猴屬于舊大陸猴疣猴亞科,共七屬55種,包含‘一夫多妻’的單家庭社會、‘多夫多妻’社會、重層社會和類重層社會四種不同的社會系統類型,從熱帶雨林到溫帶雪山地區均有分布,適合作為靈長類社會系統演化的研究模板。”齊曉光介紹。

科研團隊與國內外高校、研究院所、動物園等多個團隊合作,分析調查了亞洲葉猴2903個棲息地,對每個棲息地提取的19個環境變量的綜合生態因子進行分析,構建了迄今為止最全的亞洲生態數據集。

同時,團隊將研究目光拉長至800萬年前,從生物化石所提示的歷史分布和對古海平面、古地理、古氣候等大數據的挖掘,一點點拼湊出亞洲葉猴祖先的擴散路徑。團隊發現,生活在寒冷環境中的物種傾向于形成較大的社群,且兩次社會聚合分別發生在晚中新世冷期和更新世第四紀冰期,表明寒冷事件可能驅動了社群聚集。以此為依據,團隊提出了亞洲葉猴“三幕式”的社會演化歷史,該發現也是對團隊早先提出的“亞洲起源-聚合”假說的系統闡明。

800 年來,一次次的寒冷事件是如何驅動亞洲葉猴完成社群聚集的?需要對代代相傳的基因組數據進行分析來證實。團隊開創性地建立了“行為-生態-基因組”這一全新的研究范式,完成了亞洲葉猴七個屬代表物種的高質量全基因組測序,得到了全球首個染色體級別的非人靈長類基因組,從而構建精確的系統發育關系。

齊曉光介紹,通過比較基因組學的方法,結合系統發育分析檢測的結果顯示,歷史上的寒冷事件促進了亞洲葉猴的能量代謝和神經-激素調節相關基因受到正選擇,演化出了更加有效的腦、神經-激素調控網絡。其中,在奇鼻猴類群中與催產素、多巴胺遞質系統有關的基因改變格外引人注目,其類群的社會系統演化呈現兩步式的逐步聚合模式,從祖先的“一夫多妻”到形成具有分離-聚合特征的類重層社會,再演化出“家庭”長期生活在一起的大型重層社會。

“在哺乳動物中,催產素和多巴胺具有強化母親與幼兒之間的紐帶的作用。寒冷效應引發它們的適應性變化,強化了母嬰間的紐帶,延長了寒冷地區奇鼻猴的親本撫育。以秦嶺金絲猴為例,他們所處的地方氣候寒冷,食物匱乏,就會有更多的抱團取暖、互相理毛的行為,這也間接增加了個體的友好行為以及容忍度,從而促進了家庭群向重層社會的聚集。”齊曉光說。

《科學》雜志審稿人對團隊研究工作表示了充分肯定:“研究人員通過多學科交叉的方法,完整回溯了亞洲葉猴的社會演化歷史,并對其生態成因和遺傳基礎進行綜合解析,這在靈長類和脊椎動物的研究中都是前所未有的,為社會演化領域開辟了一條新道路。”

“‘行為-生態-基因組’全新研究范式的建立,對理解包括人類在內的靈長類社會行為起源演化機制提供了新思路,也為動物行為學領域的發展開辟了新方向。下一步,我們將繼續深化以亞洲葉猴為代表的靈長類社會系統演化機制研究,繼而探索人類早期社會的起源與變遷。”齊曉光說。(記者 霍強)

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