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以生物信息技术研究物种进化——吴东东博士研究成果

2014-10-24

中国科学院昆明动物所吴东东博士,长期从事分子进化和生物信息学研究,他利用比较基因组学和群体基因组学方法,探讨适应性进化机制,通过对这些分子适应性进化实例的阐述,总结出在基因组时代利用分子进化学方法研究适应性进化的研究思路、基本策略,在基因组时代背景下,基于这些大规模基因组数据,利用各种生物信息学和进化基因组学方法探讨物种适应性进化的遗传基础。

1.物种间宏进化研究

在物种间宏进化的大时间尺度上,发现了60个对人类大脑进化有重要影响的从头合成起源新基因,该成果于2011年发表在PLoS Genetics(2011, 7(11):e1002379)PLoS Genetics当期以perspective的形式报道了此项工作,认为其对进一步认识从头合成起源的进化方式及人类进化遗传机制具有重要的启示意义,Scientific American杂志亦对其作了专题报道。由于该工作在新基因认识方面的重要影响,吴东东博士受邀为进化学领域的重要杂志Molecular Phylogenetics and Evolution撰写综述。

2.物种内微进化研究

在物种内微进化的时间尺度上,发现定向选择在“形态、行为、生理”等三大性状的进化过程中发挥了重要作用,对理解定向选择对群体适应性进化的影响有重要意义,为揭示微进化模式提供了有价值的参考。具体地,发现人类骨骼基因在走出非洲之后,受达尔文正选择驱动出现了不同方向的快速进化,以适应走出非洲后面临的各种新环境。该研究在中性选择驱动骨骼形态进化的主流理论之外,补充了达尔文正选择对人类骨骼系统快速微进化的重要作用,为诠释人类进化等古老命题提供了新的视野。在家养动物方面,发现大脑偏好表达基因在家犬驯化过程中发生了快速进化,很可能由此促成了家犬社会化行为的转变,为行为等复杂性状的研究提供了新的思路。该研究于2013年发表在Molecular Biology and Evolution (2013, 30:1867-1876) 后,被The New York Times报道。进一步,在地方家犬藏獒中鉴定了12个与低氧适应相关的基因,包括已在藏族人群适应进化研究中发现的基因EPAS1,揭示了人类和家犬在共享环境下的趋同进化,对深入探讨家养动物快速适应极端环境的遗传机制有重要参考价值,为保护藏獒种质资源提供了重要信息。该工作于2014年发表在Molecular Biology and Evolution(2014, 31: 1200-1205),该杂志以news形式报道了此工作,Sciencedaily亦做了专题报道。

专家简介

吴东东,博士,中国科学院昆明动物所副研究员,硕士生导师,长期从事分子进化和生物信息学研究,2012年荣获中国科学院百篇优秀博士论文奖,2013年入选中国科学院青年创新促进会。他参与的“基因组多样性与亚洲人群的演化”项目获2013 年云南省自然科学奖特等奖,并入选2014年云南省十大科技进展;“动物适应性进化的分子机制”获2013 年云南省自然科学奖一等奖。