美国科学家近日开发出一种计算机程序,能够精确重建数百万年前已灭绝哺乳动物的基因组序列。该研究发表于《基因研究》杂志,为理解基因组进化提供了新工具。
目前,科学家无法直接复制5万年前动物的完整基因组,因此需借助计算机程序,基于现存物种的基因组数据推测祖先序列。过去,这种方法受限于对现代基因组的不完全了解以及简单的运算法则,只能识别单一基因突变形式。如今,随着人类、小鼠等物种基因组测序完成,以及鸡、黑猩猩等基因组测序的推进,科学家拥有了充足的序列数据。同时,数学运算法则已发展至能处理多种突变类型。
加利福尼亚大学的戴维·豪斯团队首先验证了方法的准确性:他们假设一段古代哺乳动物基因,用计算机模拟进化过程生成后代基因序列,再通过运算法则逆推祖先序列,结果正确率达98%。随后,团队对19种现存哺乳动物(包括猪、人和小鼠)应用该法则,推测出它们约7000万年前的共同祖先基因组。重建的祖先基因组显示,与祖先相比,人类基因组仅丢失了11%的碱基,而啮齿类动物丢失了约39%。科学家推测,这可能与啮齿类动物繁殖速度快、突变发生更快有关。
该技术有助于研究物种分化的时间和机制。研究小组计划将研究对象扩展至更多哺乳动物,最终目标是阐明人类基因组中每个碱基的进化细节。