動(dòng)物高原適應(yīng)在分子水平的趨同性及其沿海拔梯度的動(dòng)態(tài)進(jìn)化歷史

中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所車靜團(tuán)隊(duì)通過(guò)合作研究，選取兩棲動(dòng)物中的倭蛙屬和爬行動(dòng)物中的沙蜥屬為研究對(duì)象展開工作，對(duì)不同海拔支系的物種進(jìn)行了進(jìn)化和統(tǒng)計(jì)分析，研究論文發(fā)表于PNAS。研究結(jié)果顯示，在兩個(gè)動(dòng)物類群中，與低海拔物種（低于1000米）分化后，均出現(xiàn)明顯的高原適應(yīng)的信號(hào)，且在后續(xù)的進(jìn)化中（伴隨著海拔的升高）這種信號(hào)一直存在，表明高原適應(yīng)不只存在于極高海拔的物種中，在中高海拔已開始進(jìn)化。DNA損傷修復(fù)和能量代謝相關(guān)基因這兩個(gè)功能在動(dòng)物適應(yīng)高原環(huán)境過(guò)程中的重要作用，進(jìn)一步證明在與低海拔物種分化后，高原適應(yīng)就開始進(jìn)化；且高原適應(yīng)的進(jìn)化模式體現(xiàn)出連續(xù)性。

倭蛙屬（左）和沙蜥屬（右）的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系及各物種海拔分布，以及倭蛙屬（左）和沙蜥屬（右）發(fā)生低氧適應(yīng)相關(guān)的功能舉例（下劃線標(biāo)記為二者存在趨同）（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所）

中國(guó)野生獼猴環(huán)境適應(yīng)的分子機(jī)制

中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所靈長(zhǎng)類生態(tài)學(xué)研究組李明研究員與英國(guó)卡迪夫大學(xué)Michael W.Bruford教授等合作，利用二代測(cè)序平臺(tái)（Illumina HiSeq2000、Illumina HiSeq2500），對(duì)81個(gè)分布于中國(guó)境內(nèi)17個(gè)采樣點(diǎn)的野生獼猴個(gè)體進(jìn)行了全基因組深度重測(cè)序，并通過(guò)種群基因組學(xué)分析，揭示了中國(guó)野生獼猴不同亞種的種群遺傳結(jié)構(gòu)和演化歷史，解析了不同獼猴種群適應(yīng)極端氣候環(huán)境的分子機(jī)制，并預(yù)測(cè)了和人類疾病相關(guān)的突變位點(diǎn)；研究成果發(fā)表于GigaScience。該研究揭示了在與印度獼猴分化后中國(guó)獼猴祖先種群進(jìn)入中國(guó)并發(fā)生分化而形成目前分布格局的歷史過(guò)程。

全基因組解析現(xiàn)代虎演化史并確認(rèn)六亞種

北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、蛋白質(zhì)與植物基因研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北大—清華生命科學(xué)聯(lián)合中心羅述金研究員課題組與來(lái)自美國(guó)、俄羅斯的合作團(tuán)隊(duì)解決了數(shù)十年以來(lái)關(guān)于虎亞種劃分的爭(zhēng)議，運(yùn)用群體基因組學(xué)方法描繪了迄今為止最完整的虎演化史，解析了其自然選擇和生態(tài)適應(yīng)性的遺傳基礎(chǔ)，確認(rèn)了現(xiàn)存虎應(yīng)劃分為孟加拉虎、馬來(lái)虎等六亞種；研究論文發(fā)表于Current Biology。研究者將現(xiàn)存野生虎種群劃分為6個(gè)獨(dú)立的亞種，即蘇門答臘虎、孟加拉虎、印支虎、馬來(lái)虎、東北虎和華南虎。一些氣候環(huán)境因素可能是導(dǎo)致歷次種群分歧并促使虎亞種形成如今的地理分布格局的主要因素。

艾滋病疫苗研究進(jìn)展

中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院陳凌教授、中山大學(xué)的孫彩軍教授等在艾滋病預(yù)防性疫苗研究中取得新進(jìn)展，研究論文發(fā)表于Frontiers in Immunology。人類免疫缺陷病毒（HIV）已被發(fā)現(xiàn)30余年，如今仍是造成人類死亡的重大病因。研究人員利用獼猴/SIV感染模型，探索了基于腺病毒載體的艾滋病疫苗與PD-1抗體聯(lián)合應(yīng)用的免疫策略。結(jié)果表明在疫苗接種期間同時(shí)使用PD-1抗體可有效降低T細(xì)胞的功能性耗竭，并誘發(fā)出更有效、廣譜和持久的殺傷性CD8+T細(xì)胞免疫應(yīng)答，而且還可有效預(yù)防猴艾滋病毒SIVmac239的多次高劑量感染。該研究為研發(fā)有效的預(yù)防性艾滋病疫苗提供了新的策略。

我國(guó)中生代鳥類化石中發(fā)現(xiàn)肺部結(jié)構(gòu)

中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所鄒晶梅、周忠和等，臨沂大學(xué)王孝理等，約翰內(nèi)斯堡大學(xué)John N.Maina，南京地質(zhì)與古生物研究所泮燕紅等組成的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道了在一件距今1.2億年前的原始鳥類上保存的肺部結(jié)構(gòu)，為揭示早期鳥類呼吸系統(tǒng)的演化提供了關(guān)鍵信息。相關(guān)成果發(fā)表于PNAS。保存肺部結(jié)構(gòu)的是一件發(fā)現(xiàn)于早白堊世熱河生物群的始吻古喙鳥化石。古喙鳥的肺部結(jié)構(gòu)顯示了和現(xiàn)代鳥類相似的高度分化，表明與飛行相適應(yīng)的高度氣體交換能力在鳥類演化早期就已經(jīng)出現(xiàn)。越來(lái)越多的證據(jù)表明現(xiàn)代鳥類所特有的生理結(jié)構(gòu)（如消化系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)）出現(xiàn)的時(shí)間很有可能早于骨骼系統(tǒng)的改變。

始吻古喙鳥和現(xiàn)代鳥類肺部顯微結(jié)構(gòu)的比較（王敏供圖）（圖片來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所）

四川盆地對(duì)綠臭蛙多樣性格局形成和維持的環(huán)形模式

中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所傅金鐘研究組通過(guò)種群遺傳學(xué)方法研究了綠臭蛙圍繞四川盆地的多樣性格局，并對(duì)其形成過(guò)程進(jìn)行了分析，研究成果發(fā)表于Molecular Ecology。氣候分布模型表明綠臭蛙環(huán)繞四川盆地連續(xù)分布，盆地內(nèi)部不適合該物種的居住。種群遺傳學(xué)及系統(tǒng)發(fā)生分析顯示，該物種具有環(huán)形的分化模式，圍繞四川盆地的大部分種群表現(xiàn)出漸進(jìn)且連續(xù)的基因多樣性，盆地西部群體和北部群體之間形成了有極少基因交流的生殖隔離?；蚓垲惙治霰砻髦辽僭袃蓚€(gè)避難所分別在盆地東部與西部，冰期后的擴(kuò)散使得來(lái)自兩個(gè)區(qū)域的群體分別在盆地南部和西北部相遇。

“人造精子”技術(shù)實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)重要氨基酸的個(gè)體水平遺傳篩選

中國(guó)科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所李勁松和陳勇研究組合作，利用最新的CRISPR/Cas9介導(dǎo)的單堿基編輯系統(tǒng)（BE3） 結(jié)合單倍體胚胎干細(xì)胞（“人造精子”）介導(dǎo)的半克隆技術(shù)，對(duì)影響小鼠原始生殖細(xì)胞（PGCs）發(fā)育的重要基因Dnd1實(shí)現(xiàn)個(gè)體水平氨基酸功能位點(diǎn)的遺傳篩選，相關(guān)論文發(fā)表于Nature Cell Biology。該研究利用堿基編輯技術(shù)實(shí)現(xiàn)了個(gè)體水平蛋白質(zhì)關(guān)鍵氨基酸功能位點(diǎn)的遺傳篩選，為蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的研究開辟了一個(gè)新體系。該體系的另一潛在的重要應(yīng)用是篩選人類疾病相關(guān)基因的功能位點(diǎn)，并與已有的SNVs數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，預(yù)測(cè)疾病相關(guān)基因的致病位點(diǎn)。

野生大熊貓與放牧家畜的活動(dòng)格局比較

中國(guó)大熊貓保護(hù)研究中心大熊貓國(guó)家公園珍稀動(dòng)物保護(hù)生物學(xué)國(guó)家林業(yè)和草原局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張和民等與國(guó)內(nèi)外科學(xué)家合作，通過(guò)內(nèi)置活動(dòng)傳感器的GPS頸圈，于2010年—2012年在四川臥龍國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)的“核桃坪”及其毗鄰區(qū)域，采集了野生大熊貓和放牧家畜的大量活動(dòng)數(shù)據(jù)，相關(guān)研究成果發(fā)表于《生態(tài)學(xué)報(bào)》。結(jié)果表明，野生大熊貓和放牧家畜在活動(dòng)強(qiáng)度、活動(dòng)時(shí)間百分率和活動(dòng)時(shí)間片段率等方面都具有極顯著性差異（P＜0.0001），僅兩者之間的活動(dòng)片段時(shí)長(zhǎng)無(wú)明顯的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.4107）。合理規(guī)劃和管控放牧家畜的散養(yǎng)區(qū)域與數(shù)量，是自然保護(hù)管理與社區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相協(xié)調(diào)的有效途徑之一。