《自然》:如何消除基因數(shù)據(jù)的不一致
日期:2013-05-17 09:12:59
來自美國范德堡大學(xué)的研究人員發(fā)表了題為“Inferring ancient divergences requires genes with strong phylogenetic signals”的文章,針對(duì)不同基因樹之間存在的不一致性展開了探討,指出要消除不一致性需要的兩大依據(jù)。這一研究成果公布在5月16日的Nature雜志上。
領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是范德堡大學(xué)Antonis Rokas博士,其研究組主要研究方向是基因組系統(tǒng)分類,曾參與研究報(bào)道稱,生物進(jìn)化并沒有選擇特殊蛋白的偏好密碼子。
雖然第一個(gè)基因組是在10年前的測定,但是基因組已經(jīng)對(duì)系統(tǒng)分類有了很大的影響?;蚪M數(shù)據(jù)使研究人員發(fā)現(xiàn)了建立生物之間早期關(guān)系的新的標(biāo)記。大量的數(shù)據(jù)給系統(tǒng)分類建設(shè)的推斷以更多的信心,但也帶來了挑戰(zhàn)。研究人員需要更大的計(jì)算機(jī)和新的統(tǒng)計(jì)算法來處理這些數(shù)據(jù)。有些棘手的問題也變得更清楚,包括某些基因歷史看起來更像進(jìn)化網(wǎng)絡(luò)而不是樹。比較基因組學(xué)將使可以得到的分子數(shù)據(jù)極大地增加,從而在組建一個(gè)更清晰的生命之樹上起關(guān)鍵作用。
為了解決不同基因樹之間存在的不一致性問題,在這篇文章中,研究人員對(duì)來自23個(gè)酵母基因組的1,070個(gè)同源基因進(jìn)行了系統(tǒng)基因組分析,發(fā)現(xiàn)這1070個(gè)基因樹中與從級(jí)聯(lián)分析得到系統(tǒng)親緣關(guān)系均不一致。而且這種不一致性會(huì)隨著系統(tǒng)更深入,節(jié)點(diǎn)更短,而程度更大。
值得注意的是,雖然大多數(shù)方法,如采用慢進(jìn)化基因,對(duì)酵母系統(tǒng)發(fā)育只會(huì)產(chǎn)生少量,或者負(fù)面的影響,但是采用高頻基因或者節(jié)點(diǎn)能顯著提高了推理的可靠性。由此研究人員在脊椎動(dòng)物和后生動(dòng)物系統(tǒng)基因組數(shù)據(jù)分析中獲得了相似的結(jié)果。
從這些數(shù)據(jù)上來看。這項(xiàng)研究對(duì)全依賴級(jí)聯(lián)和相關(guān)方法提出了質(zhì)疑,并指出利用較強(qiáng)的系統(tǒng)發(fā)育信號(hào)篩選基因,和無明顯不一致性的證明,都是精確重建進(jìn)化分支的關(guān)鍵成分。
近期關(guān)于進(jìn)化基因組學(xué),一組研究人員從世界各地找來12只狼和14個(gè)品種的60只狗做DNA測序。他們首先尋找DNA中的單個(gè)堿基對(duì),各個(gè)基因的堿基對(duì)是不同的,并以此確認(rèn)大約400萬組單核苷酸多態(tài)性(SNPs)。
研究人員從所有122組基因中發(fā)現(xiàn)了36組促使狗進(jìn)化(區(qū)別于狼)的基因,其中在腦部基因中有8組是參與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的,這些基因使得狗更加溫順,從而解釋了狗如何過渡成為人類的好朋友。并且他們也發(fā)現(xiàn)了狗有10個(gè)基因“在淀粉消化和脂肪代謝中很重要,而現(xiàn)代狗消化富含淀粉的食物要比肉食性的狼好。
此外還有研究人員揭示了人類進(jìn)化遺傳突變的新發(fā)現(xiàn),他們利用一種動(dòng)物模型,分析了幫助人類適應(yīng)自然氣候的一個(gè)基因突變,并通過全基因組測序方法,還找到了隨著時(shí)間的推移,可能出現(xiàn)的人類適應(yīng)變化條件的上百種基因突變,這些發(fā)現(xiàn)將為我們了解人類生物學(xué)進(jìn)化歷史,以及現(xiàn)代出現(xiàn)的變異繪制一張路線圖。