動物所等在嚙齒類動物演化歷史的相關研究中取得系列成果

2021-01-10 中國科學院

長期以來，在生物演化研究領域，化石和現生物種的研究常各為陣營，形成不同的理論和方法體系，從而割裂了物種「進化」的自然歷史。將化石在不同地質歷史時期的演替序列結合現生種的分子系統學、分化時間以及歷史生物地理學進行整合推斷，無疑將更科學並完整地重現相關類群的演化歷史。

哺乳動物中的嚙齒類具有漫長的演化歷史，在形態、棲息地適應等方面高度分化，是研究全球環境歷史變遷對動物物種分化、形態演變、地理分布格局形成所產生的影響等重要科學議題的理想材料。最近，中國科學院動物進化與系統學院重點實驗室獸類學研究組的研究人員及其合作者通過結合化石記錄以及現生種的分子、形態和地理分布數據，闡述了影響部分嚙齒類動物代表類群演化進程的主要原因。這些研究證實，重大地質和氣候變化事件，如高原隆升、北半球季風氣候形成、冰期氣候引起的海平面升降等造成的全球植被的變遷對不同動物類群的演化動態產生了深刻的影響。

跳鼠科（Dipodoidae）是齧齒目（Rodentia）動物中物種較多的類群之一，其最早的化石記錄來自始新世。荒漠型跳鼠在中新世的分化和擴張與北半球乾旱荒漠化進程可能具有重要的聯繫，青藏高原的隆升以及亞洲季風性氣候的形成加劇了中亞地區的乾旱化進程，從而促進了適應開闊和乾旱環境的荒漠類跳鼠的興盛，卻導致了適應溼潤草原和森林生境的林跳鼠和蹶鼠分布區的退縮。

齧齒目松鼠科（Sciuridae）中的鼯鼠（Pteromyini）是嚴格的樹棲種類。這個類群的演化歷史與全球森林的演變密切相關。基於化石記錄和分子系統學的分析，推測中新世後期全球CO2濃度驟降、北半球乾冷環境加劇等使依森林而生的鼯鼠物種豐富度大幅下降；而高原隆升和季風氣候給亞洲南部及東南部地區帶來充足的雨水，促進了這些地區森林環境的發育，從而使之成為鼯鼠現生種類快速分化的中心。

兔形目兩個主要類群—鼠兔科（Ochotonidae）和兔科（Leporidae）在體型和地理分布格局上存在顯著的分化。基於前人對不同野外種群取食習性的進一步分析顯示：現生鼠兔對C3植物表現出明顯的偏好，在其可取食的植物種類中幾乎不包含C4植物。而在兔科植物的食譜中，有10%的種類為C4植物，在部分分布於熱帶地區的兔科動物中，C4種類構成其食物的主要成分。研究者們推測，C4植物在中新世晚期的加速分化和擴張可能是導致兔形目兩大主要類群體型向不同方向分化的重要原因。在這個過程中森林環境的減少和草原環境的擴張可能直接影響了這些物種分布格局的形成。這些事件共同造就了兔科現生種類的繁榮和在漸新世晚期到中新世中期曾盛極一時的鼠兔科現今的衰退。

這些工作主要由中國科學院動物研究所獸類學研究組與古脊椎動物與古人類研究所、昆明動物研究所和俄羅斯科學院西伯利亞分院地質研究所等合作完成的。

相關論文：

Ge Deyan, Wen Zhixin, Xia Lin, Zhang Zhaoqun, Erbajeva Margarita, Huang Chengming, Yang Qisen*. 2013. Evolutionary History of Lagomorphs in Response to Global Environmental Change. PLoS ONE. 8(4): e59668. doi: 10.1371/journal. pone.0059668.

LV Xuefei, Ge Deyan, Xia Lin, Zhang Zhaoqun, Song Li, Yang Qisen*. 2013. The evolution and paleobiogeography of fly squirrels (Sciuridae: Pteromyini) in response to global environmental change. Evolutionary Biology, 40(1):117-132. doi:10.1007/s11692-012-9191-6.

Zhang Qian, Xia Lin, Yuri Kimura, Georgy Shenbrot, Zhang Zhaoqun, Ge Deyan, Yang Qisen*. 2013. Tracing the origin and diversification of Dipodoidea (Order: Rodentia): Evidence from fossil record and molecular phylogeny. Evolutionary Biology, 40(1):32-44. doi:10.1007/s11692-012-9167-6.

Ge Deyan, Zhang Zhaoqun, Xia Lin, Zhang Qian, Ma Yong, Yang Qisen*. 2012. Did the expansion of C-4 plants drive extinction and massive range contraction of micromammals? Inferences from food preference and historical biogeography of pikas. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 326:160-171. doi: 10.1016/j.palaeo.2012.02.016.

相關焦點

  • 我國動物進化與系統學研究取得一系列重要成果
    中國科學院動物研究所所長孟安明院士在致詞中說，中國科學院動物研究所動物進化與系統學重點實驗室歷史悠久，經過幾代科學家的努力，在標本資源的收集與保存、動物系統分類與區系、系統發育、動物地理、外來入侵物種鑑定與監測、禽流感、青藏鐵路的生態學效應等方面取得了一系列重要創新性研究成果。
  • 動物所等在重要疫源動物的起源、擴散和適應性進化研究中獲進展
    然而，嚙齒類動物是哺乳動物中物種豐富的類群，多數物種之間存在顯著的生態位分化，它們對環境變化做出的響應可能存在較大差異。此外，嚙齒類動物是大量動物病原的野外宿主和傳播媒介，對其基礎研究的不足可能給人類健康帶來潛在威脅。已有研究表明，與人類伴居的褐家鼠、小家鼠等的進化歷史同人類發展歷史密切相關。
  • 昆明動物所等通過現生兩棲爬行動物區系演化歷史揭示喜馬拉雅山脈...
    中國科學院昆明動物研究所研究員車靜團隊基於對喜馬拉雅地區的長期考察研究，重建該地區現生大部分兩棲爬行動物類群的時空演化動態歷史，探討喜馬拉雅山脈隆升及南亞季風發育等重要地質歷史事件的假說，揭示這些事件對生物分化、遷移的影響。
  • 華北寒武紀奇蝦類研究取得進展
    奇蝦類是寒武紀（5.41-4.85億年前）引人注目的動物類群，這類原始節肢動物體型巨大，身體構型獨特，具有良好的視力和高超的捕食能力。作為顯生宙海洋生態系統中最早出現的頂級捕食者，奇蝦在「寒武紀大爆發」的相關研究中一直佔據著重要地位。傳統意義上的奇蝦類（anomalocaridids）以奇蝦屬（Anomalocaris）為代表，赫德蝦類（hurdiids）是近年來識別出的另一大奇蝦類群。由三個大板片組成的頭殼複合體是赫德蝦類的典型標誌，具有刀片狀內葉的前附肢和四輻對稱的口器也是這一類群的重要識別特徵。
  • 華北寒武紀奇蝦類研究取得進展
    奇蝦類是寒武紀（5.41-4.85億年前）引人注目的動物類群，這類原始節肢動物體型巨大，身體構型獨特，具有良好的視力和高超的捕食能力。作為顯生宙海洋生態系統中最早出現的頂級捕食者，奇蝦在「寒武紀大爆發」的相關研究中一直佔據著重要地位。
  • 昆明動物所家養動物起源與馴化研究取得進展
    家養動物的馴化是新石器時代農業革命的重要內容，也是人類社會文明進步的重要標誌之一，促進了人類生活方式從狩獵向畜牧的轉變。闡述家養動物的起源與馴化相關問題，對有效保護和利用家養動物，了解人類自身的進化歷史和疾病發生具有重要意義。
  • 中科院昆明動物所家雞矮小化研究取得系列進展
    央廣網昆明9月26日消息（記者李健飛）近日，中國科學院昆明動物研究所在家雞矮小化研究中獲得系列進展，相關研究成果發表在進化生物學領域雜誌Molecular Biology and Evolution上。人類的馴化和選育使得家雞成為表型多樣性最為豐富的動物之一。
  • 美國科學院院刊刊發中科院海洋所軟體動物發育演化研究新進展
    該研究基於Hox基因在軟體動物早期發育中的表達模式，提出了軟體動物身體模式發育演化新機制，為理解動物的演化機制提供了嶄新的視角。軟體動物是除節肢動物外的第二大動物門類，也是種類最多的海洋動物類群。軟體動物的一大特點是其身體模式（body plan）存在極大的多樣性，常見類群如雙殼類（牡蠣、扇貝、各種蛤等）、腹足類（海螺、笠貝、海兔等）、頭足類（章魚、烏賊、鸚鵡螺等）身體模式差異極大；其餘較小的類群如掘足綱（角貝）、多板綱（石鱉）、無板綱、單板綱等也各有自身獨特的身體結構模式。軟體動物如何發育演化出如此多樣的身體模式，是一個重要的演化生物學問題。
  • 南海深潛鯨類科考取得成果:在南海發現抹香鯨等動物群體
    南海深潛鯨類科考取得成果：在南海發現抹香鯨等動物群體 中國新聞來源：央視網 2019年05月11日 09:12 A-A+ 掃一掃 手機閱讀 原標題： 　　央視網消息：由中國科學院深海科學與工程研究所組織的南海深潛鯨類科考團隊昨天順利返回三亞
  • 研究表明:中國袋獸是有袋類動物祖先(圖)
    經中國地質科學院與美國卡內基自然歷史博物館合作研究認定：這塊被命名為「沙氏」中國袋獸的化石，代表了所有亞獸動物形態特徵最為原始的化石屬種，對研究有袋類動物的起源和早期演化有重要科學意義。其研究成果以主打文章發表在12月12日出版的世界著名雜誌《科學》上。 亞獸動物是比現代有胎盤動物更接近於現代有袋動物（如袋鼠）的類群。
  • 新研究:對動物源性疾病的監控應擴大到蝙蝠、齧齒動物之外
    蝙蝠和嚙齒類動物被認為是高風險的病毒宿主，一些科學家甚至認為，這些動物的某些特徵增加了疾病從動物向人類擴散的可能性，因此應對它們進行更密切的監控。但據《自然》報導，一項新的分析表明，蝙蝠和齧齒動物病毒感染人類的傾向「並不特殊」。相關論文日前發表於美國《國家科學院院刊》。
  • 尋找我們共同的祖先:哺乳動物演化研究取得重大進展
    1月7日凌晨，《自然》發表了哺乳動物演化研究中的突破性進展，科學家們獲得了鴨嘴獸等單孔類哺乳動物高質量的基因組信息，並以此為基礎結合包括人等哺乳動物已有的基因組信息，如同時光倒流般反向追溯了我們整個哺乳動物類群的演化歷程，確認了一些關鍵的事件和時間點，追蹤到了我們共同祖先的遺傳信息，同時也解讀了哺乳動物性染色體演化的故事
  • 動物所研究揭示松鼠與橡子之間的協同進化關係
    在自然界，動物與植物之間的相互作用通常極少構成一對一的協同進化模式，而多數表現為彌散協同進化模式。這是因為一種動物通常依賴多種植物為其提供食物，而每種植物也依賴多種動物提供服務（如傳粉、種子擴散）或為多種動物所捕食。為了闡明齧齒動物與植物果實（種子）之間是否存在協同進化關係，中科院動物研究所農業動物生態研究組科研人員在我國溫帶、亞熱帶和熱帶等植被帶進行了長期定位研究。
  • 重要疫源動物的起源、擴散和適應性進化研究獲進展
    第四紀晚期以來，大型哺乳動物的滅絕和種群衰減重塑了全球生態系統，那麼誰是這樣的重大環境變化中最大的受益者呢？已有研究表明，與大型哺乳動物的命運不同，嚙齒類、兔形類、蝙蝠類和食蟲類等中小型哺乳動物類群的滅絕風險較低——預測顯示，在未來50年之內嚙齒類動物的多樣性還會持續增加。
  • 早期鳥類繁殖系統研究獲新進展 確認從恐龍到鳥演化重要一環
    新華社北京7月31日電（記者董瑞豐）我國科學家在一項對早期鳥類卵泡化石的最新研究中，進一步確認了從恐龍到鳥的一段演化進程。這項成果近日由國際學術期刊《通訊·生物學》在線發表。該研究由中國科學院古脊椎動物與古人類研究所周忠和團隊完成。這也是這個團隊繼2013年對早白堊世（距今約１.２億年）鳥類卵泡做出重要研究後，對相關標本研究取得的最新進展。
  • 早期鳥類繁殖系統研究獲新進展 確認從恐龍到鳥演化重要一環
    新華社北京7月31日電（記者董瑞豐）我國科學家在一項對早期鳥類卵泡化石的最新研究中，進一步確認了從恐龍到鳥的一段演化進程。這項成果近日由國際學術期刊《通訊·生物學》在線發表。該研究由中國科學院古脊椎動物與古人類研究所周忠和團隊完成。
  • 蝙蝠和嚙齒類動物是人類病毒的主要來源,病毒數量與物種多樣性成正比
    一些科學家甚至認為，這些動物的某些特徵增加了動物向人類擴散的可能性，因此應該對它們進行更密切的監控。但一項新的分析表明，蝙蝠和齧齒動物感染人類病毒的傾向「並不特殊」。來自蘇格蘭的研究人員查看了哺乳動物和鳥類中最大的病毒和宿主資料庫，發現感染人類的蝙蝠和齧齒動物病毒的數量與這些群體中包含的物種數量成比例。
  • 兩項中國研究成果為人類起源研究填補「缺環」
    昭通新近紀中猴化石的發現直接與人類進化歷程相關，它幫助我們了解現在未滅絕的靈長類如何倖存、繁盛和全球遷徙。白石崖溶洞沉積物中發現丹尼索瓦人古DNA成果使得丹尼索瓦人遺傳特徵首次在中國被揭開。· 昭通新近紀中猴化石成果·中猴的遷移路線從一定程度上反映了古猿在全球氣候變化背景下的遷移路線，也與早期人類的遷移路線大體一致，對於研究早期人類起源具有重要意義。
  • 雲南學者發現中國東北為人類最早馴化牛類動物的地區之一
    雲南學者發現中國東北為人類最早馴化牛類動物的地區之一　　【解說】11月11日，記者從雲南師範大學獲悉，該校教授張虎才帶領的國際合作研究團隊首次以多學科的科學證據提出：中國東北是人類最早馴化牛類動物的地區之一，改寫了學術界傳統觀點，其相關成果發表在國際權威期刊《自然-通訊》上。
  • 中科院昆明動物所揭示蛙超科起源及擴散進程
    通過長期的研究積累和廣泛的國際合作，中國科學院昆明動物研究所車靜團隊與合作者收集了各大陸蛙超科主要代表類群物種，基於探針雜交富集（Hybrid enrichment）的高通量測序方法，最終獲得了376個核基因序列，以此構建了21個科的系統發育關係，重建了該類群在全球尺度的時空演化樹。