物種形成（speciation）及多樣性的產生一直是大家最關心的問題，特別是雜交（hybridization）在動物物種形成過程中扮演的角色一直困擾著科學研究者。造礁珊瑚是海洋生態系統的基石，它給近30%的海洋生物提供棲息場所。隨著全球變暖，海水酸化，極端氣候等因素，造礁珊瑚開始大面積死亡。然而，我們對於造礁珊瑚的進化歷史並不是很清楚。
鹿角珊瑚屬（Acropora）是大平洋－印度洋造礁珊瑚中最為多樣的優勢種，為了探究鹿角珊瑚屬的演化起源以及它們形成優勢種的原因，近期，毛亞飛等人在Current Biology及iScience分別發表題為「The Roles of Introgression and Climate Change in the Rise to Dominance of Acropora Corals」及為「A likely ancient genome duplication in the speciose reef-building coral genus, Acropora」的研究論文，研究人員通過分析5個鹿角珊瑚屬及1個星孔珊瑚屬（Astreopora）的基因組發現：基因滲透（introgression），全基因組複製（whole-genome duplication） 及氣候變遷（climatevariability）刻畫在鹿角珊瑚屬的進化中。
作者首先通過構建大量（～4500）五個鹿角珊瑚的直系同源單基因（single-copy orthologs）系統發育樹，發現單基因樹之間存在巨大的不一致。這樣的不一致可能是：自然選擇（selection）／不完全譜系分類 （Incomplete lineagesorting）／基因滲透等造成的。進一步，作者通過網狀樹（Phylonetwork）和溯祖理論(Coalescent theory)理論分析發現這樣的單基因樹的不一致主要是由基因滲透引起的。同時，作者還通過其他的全基因分析（ABBA-BABA test）來佐證了他們的結果。
鹿角珊瑚
基因滲透 是「好」是「壞」是目前物種形成領域的一個巨大爭論。 為了進一步看看這些「滲透」來的基因在珊瑚中的角色，作者通過進化速率分析及模擬祖先序列模擬發現「滲透」來的基因通常有著更高的進化速率並且有更多的基因受到正選擇。除此之外，作者還發現這些基因的高進化速率是在基因「滲透」前就存在了的。很有可能是這些基因在長期的進化中被選擇了下來，我們看到的是一個經過選擇的結果。
另一方面，作者通過分析平行同源基因（paralogs）的同義突變率發現鹿角珊瑚可能經歷了一次全基因組複製。為了進一步驗證這假設，作者進一步分析了～800多個同源基因家族（orthogroups）發現其中超過兩百多個基因家族都經歷著全基因組複製。最後，作者也分析了鹿角珊瑚屬同星孔珊瑚的同線性，在鹿角珊瑚中發現了20多個重複的基因片段。通過不同的方法分析，作者確認了一次全基因組複製事件發生在～3千萬年前鹿角珊瑚的共同祖先上。進一步，作者全面的分析了重複基因（duplicated genes）在鹿角珊瑚進化中的角色。其中，通過分析了珊瑚發育五個階段的轉錄組發現，不同類型的基因簇（gene clusters）已經進化出來了不同的基因功能。結合其他的比較基因組分析發現全基因組複製事件為鹿角珊瑚的進化提供了廣泛的遺傳材料。
對於促進鹿角珊瑚的多樣性，基因滲透（introgression）和全基因組（whole-genome duplication）都是屬於雜交產生的進化因素（evolutionaryfactors）。但是，是否存在生態因素（ecological factors）了？作者通過分析發現在～2.7百萬年前，鹿角珊瑚經歷了一個明顯的種群擴張（populationexpansion）。有趣的是，正好在這個時候，地球經歷了一個著名的歷史事件叫做「北半球冰封」（NGH），這個時候海平面突然降低，大量珊瑚死亡。於是，作者就猜想，因為鹿角珊瑚是生長速度快於其他珊瑚的一類造礁珊瑚，是不是正好是這樣的大面積珊瑚死亡給鹿角珊瑚提供了很好的生態因素去擴張生態位。
總的來說， 作者通過全基因分析第一次在基因組層面證實了基因滲透存在於珊瑚中並且首次提出全基因複製發生在鹿角珊瑚的共同祖先上。以及結合珊瑚的化石資料，提出了古氣候變遷對當代珊瑚的影響。這兩篇文章系統性的闡述了進化和生態因素在鹿角珊瑚的多樣性形成中的作用，為以後珊瑚的保育提供了重要的依據。
原文連結：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S096098221831145X?via%3Dihub
https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(19)30035-5
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