8月24日，中國農業大學植物保護學院昆蟲演化與基因組學課題組副教授劉山林博士在Cell雜誌上發表了題為“Ancient and modern genomes unravel the evolutionary history of the rhinoceros family”的研究論文。該研究基於5萬年前的古樣本和基因組大資料分析，解密了小種群瀕危物種的演化歷史，並為相關的物種保護提供了科學依據。
來自中國農業大學、丹麥哥本哈根大學以及瑞典斯德哥爾摩大學等機构的多國學者對五種現存和三種已滅絕的犀牛物種的基因組進行研究分析，在犀牛科的演化研究中取得了關鍵性的突破。該研究證實現生犀牛的祖先在約一千六百萬年前最早分化為非洲和亞歐大陸兩個支系，現存的亞歐支系同時包括獨角犀牛（印度大角犀和爪哇犀）及雙角犀牛（蘇門答臘犀）（圖1）。來自超過五萬年前的古DNA樣品以及基因組大資料分析為解析犀牛的演化歷史補充了關鍵的缺失數據，為重建可靠的犀牛系統關係提供了重要的支持。同時該研究說明犀牛較低的遺傳多樣性在一定程度上是其本身的生物學特徵，並沒有對其物種的生存活力和健康帶來顯著的負面影響。
圖1.犀牛科演化關係和其地理分佈。藍色演化支系代表雙角犀牛，紅色代表獨角犀牛，而黑色是具有單一前角的板齒犀。黑色十字表示已滅絕的物種。
這一研究的發表突出體現了多學科交叉的優勢，以及基因組大數據研究的關鍵作用。本研究的第一作者兼第一通訊作者（lead contact），中國農業大學植物保護學院的劉山林博士表示，該項目的完成依賴於全球超過30家研究機構的合作。研究學者來自生物學多個不同的研究領域，有著多元化的知識結構和背景，而“大數據”本身是能够將不同領域內專家串聯起來的樞紐，使大家有機會可以跨學科、多維度地從基因組特徵、演化歷史、錶型特徵、遺傳多樣性等方面研究犀牛的演化問題，並對其保護提供科學依據。古DNA和基因組學研究方法與經典的博物館館藏樣品相結合，在研究物種的演化和保護方面具有廣闊的應用空間。劉山林博士所在的中國農業大學昆蟲演化與基因組學課題組正在利用博物館樣品研究近百年來人類活動對生物多樣性，尤其是蜜蜂多樣性的影響。世界範圍內的博物館收藏了超過數十億件的生物樣品，記載了近萬年來生物的歷史變遷，囙此為生物的演化、種群地理、物種保護等生態學和系統生物學研究提供了豐富的數據資源。生物標本是生物特徵和遺傳資訊的綜合載體，編碼了生物演化和適應的關鍵資訊。與單純利用遺傳學算灋追溯演化歷史的方法所不同的是，博物館標本為研究者提供了研究物種基因型及其頻率隨時間和環境變化的直接證據。劉山林博士表示，隨著分子生物學科技，比如無損標本的核酸選取、高通量測序科技及生物資訊工具的發展，我們可以利用博物館標本解决越來越多的演化問題，例如瞭解保護動物在種群急劇收縮前的基底資訊、界定物種界限、理解自然種群的遺傳特徵等。而小種群的生存力也是關乎到瀕危物種保護的一個關鍵問題，分子遺傳學的研究無疑會對物種多樣性的保護，包括瀕危物種保護政策的製定提供可靠的數據支持。
該成果以“Ancient and modern genomes unravel the evolutionary history of the rhinoceros family”為題，於2021年8月24日發表在Cell。本研究由中國農業大學、丹麥哥本哈根大學、瑞典斯德哥爾摩大學等組織合作完成，通訊作者為劉山林、Tom Gilbert和Love Dalén。劉山林博士同時也是論文的第一作者，中國農業大學是第一完成單位。西北工業大學的陳壘博士和法國蒙彼利埃大學的Pierre-Oliver Antoine等也參與了該項研究。劉山林博士擅長組學科技和生物資訊學方法，具備較强的資料分析和軟體發展能力；曾作為第一及通訊作者在Nuc.Acid.Res.、Mol. Ecol.Res.、Meth.Ecol.Evol.、Bioinformatics等期刊上發表論文13篇，並作為主要作者在Science、Nature、PNAS、Current Biol.等發表論文多篇。該項目由劉山林博士在中國農業大學博士後工作期間完成，並受到中國農業大學“2115人才培育發展支持計畫”的支持，劉山林博士2021年博士後出站後按優秀人才選留在該校植物保護學院工作。
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