分子

老植物的新起源

蘇鐵類植物是一類長(zhǎng)的有點(diǎn)像蕨類，又有點(diǎn)像棕櫚的古老種子植物，起源于2.6億年前。長(zhǎng)期以來人們認(rèn)為它們雖然經(jīng)過了漫長(zhǎng)的進(jìn)化歷史，但變化很小。對(duì)于這些曾經(jīng)種類繁多而遺留到現(xiàn)代的支系，人們常常被稱之為活化石。蘇鐵類常常被看作為典型的活化石，它們?cè)谫_紀(jì)-白堊紀(jì)（1.996-0.655億年前）達(dá)到了多樣化的頂峰，然后開始萎縮，直到現(xiàn)在僅剩了300多種，艱難地生活在被子植物為主導(dǎo)的世界上。最近，澳大利亞悉尼皇家植物園和美國(guó)馬薩諸塞州劍橋市哈佛大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)采集了大量現(xiàn)生蘇鐵類植物的分子信息，研究者通過化石校正的分子系統(tǒng)學(xué)，發(fā)現(xiàn)蘇鐵類從晚中新世開始經(jīng)歷了一次近乎同時(shí)的全球多樣化，直到中新世末速度減緩下來。在這一時(shí)期全球季節(jié)性氣候的增加，可能是驅(qū)動(dòng)蘇鐵類多樣化的原因，讓這類植物大大擴(kuò)展了分布區(qū)域。盡管蘇鐵類的支系十分古老，但新構(gòu)建的進(jìn)化樹顯示現(xiàn)生的蘇鐵種類年齡不老于1200萬年。這些數(shù)據(jù)否定了關(guān)于恐龍?jiān)诋a(chǎn)生當(dāng)前蘇鐵類多樣性扮演的角色的假說，以及將今天的蘇鐵作為活化石的看法?；谶@一結(jié)果，研究者提議我們應(yīng)該重新評(píng)估當(dāng)今引發(fā)多樣化的原因，以及對(duì)活化石要進(jìn)行重新定義。（Nature 2011，478：430）

勞亞獸類目間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系

勞亞獸總目（Laurasiatheria）是根據(jù)DNA序列分析及逆轉(zhuǎn)位子數(shù)據(jù)而建立的真獸下綱下的一個(gè)演化支，是靈長(zhǎng)總目及非洲獸總目的姊妹分類。研究者認(rèn)為這些哺乳動(dòng)物都是在從盤古大陸分裂出來的勞亞大陸上演化的。雖然，人們對(duì)于有胎盤類哺乳動(dòng)物進(jìn)化關(guān)系的認(rèn)識(shí)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但勞亞獸類一些類群的關(guān)系依然無法確定。近期，來自南京師范大學(xué)的研究者應(yīng)用最新的系統(tǒng)發(fā)育基因組學(xué)手段，結(jié)合已知哺乳動(dòng)物全基因組信息，對(duì)哺乳動(dòng)物中勞亞獸類的系統(tǒng)發(fā)育與進(jìn)化歷史進(jìn)行了研究，近乎完美地解決了勞亞獸類的目間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，支持鯨偶蹄目的單系發(fā)生，奇蹄目和鯨偶蹄目之間，以及食肉目與鱗甲目之間的姐妹群關(guān)系。此外，通過“松散”的分子鐘模型，發(fā)現(xiàn)勞亞獸類的大部分類群在晚白堊紀(jì)期間經(jīng)歷了快速演化。[（Syst Biol(2011)doi:10.1093/sysbio/syr089]

大熊貓消化竹子纖維素和半纖維素之謎

大熊貓（Ailuropoda melanoleuca）在分類上屬食肉目，具有食肉動(dòng)物典型的消化系統(tǒng)。但它卻特化以竹類為食，無疑是典型的素食者。竹子是一種高纖維和低營(yíng)養(yǎng)的食物，已有的研究表明，大熊貓除消化竹子中90%以上的蛋白質(zhì)和脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還能利用約8%的纖維素和27%的半纖維素。大熊貓是如何消化利用竹子中纖維素與半纖維素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的，一直是未解之謎。近期，研究者分析了來自15只健康大熊貓新鮮糞便的腸道菌群的5000多條16s rRNA基因序列，發(fā)現(xiàn)野生大熊貓腸道菌群的主要特點(diǎn)是具有高比例的梭菌綱物種，在梭菌綱物種中有1400多條序列來自梭菌類群I，180多條序列來自梭菌類群XIVa，這兩類群是已知能消化纖維素的細(xì)菌類群。通過進(jìn)一步采用新一代測(cè)序技術(shù)，測(cè)定其中3只野生大熊貓腸道菌群的宏基因組。在三個(gè)野生個(gè)體中都發(fā)現(xiàn)了纖維素酶、β-葡萄糖苷酶、1,4-β-木糖苷酶木聚糖以及1,4-β-木聚糖酶的相關(guān)編碼基因，而且大部分來自梭菌屬物種。宏基因組的結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了大熊貓腸道菌群能消化纖維素與半纖維素，梭菌類物種扮演了重要角色。大熊貓?jiān)诼L(zhǎng)的進(jìn)化歷史中，已產(chǎn)生一系列適應(yīng)進(jìn)化特征，如發(fā)達(dá)的牙齒、頜骨、偽拇指、豐富的腸壁絨毛以及腸道菌群等來適應(yīng)竹類這一特殊食物。（www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1017956108）