家养动物被人类成功驯化后,伴随着人类迁徙至世界各地。在这个过程中,家养动物会与当地各种野生近缘种相遇,从而发生杂交促使基因交流的发生。中国科学院昆明动物研究所研究员张亚平、吴东东课题组近期利用大规模基因组数据,阐明了基因交流在牛属动物的驯化以及环境适应中的重要作用,相关工作发表在Nature Ecology & Evolution上。
牛属现存物种,包括普通牛、瘤牛、大额牛、印度野牛、爪哇野牛、牦牛、欧洲野牛和美洲野牛等,它们在人类文明发展过程中占有重要的地位。但牛属中存在很多关键科学问题未得以解决。研究人员对大额牛、印度野牛、爪哇野牛、欧洲野牛和美洲野牛进行了全基因组高覆盖测序,同时包括多个物种的群体基因组测序。通过系统性分析,确定了牛属之间的系统发育关系(图1),得出大额牛不是印度野牛的驯化种,而是一个独立的物种或亚种的结论。
研究人员进一步分析发现牛属之间存在广泛的基因交流,并挖掘出瘤牛与巴厘牛(爪哇野牛驯化种)、瘤牛与大额牛发生基因交流的区域,发现许多神经系统基因、免疫系统基因从瘤牛扩散至巴厘牛以及大额牛中。考虑到瘤牛的驯化时间较长,神经系统基因的快速进化是家养动物被成功驯化的关键,推测基因交流在促进动物被成功驯化的过程中起到重要的作用。