用古DNA和基因组完成“庖丁解原牛”
用古DNA和基因组完成“庖丁解原牛”
雷初朝等在东亚原牛研究方面又取得了新成果。团队首次揭示已灭绝东亚原牛的演化历史及其对东亚家牛的遗传贡献，相关研究论文在线发表于《科学通报》并以封面论文正式刊出。
16个遗骸证明东亚原牛的基因贡献
我国东北松花江流域曾出土了数量巨大、种类丰富的人类和动物化石，其中包括广泛分布的东亚原牛。但由于缺乏考古学证据及可靠的年代测定数据的支持，关于该流域的动物和人类演化情况知之甚少。
2013年，张虎才和雷初朝等与研究机构联合分析了在东北出土的、年代距今一万零六百多年前的一例原牛下颚骨，发现该例具有人类管理痕迹原牛的时代早于学术界公认的牛类被人类驯化时间。
随着基因组技术的快速发展，雷初朝团队的研究方向逐渐由较为普遍的线粒体DNA研究转向基因组研究。在这个阶段，张虎才教授也收集到了大量包括牛类在内的骨骼化石。二人继续合作开始了一项新的研究——用遗骸证明东亚原牛的基因贡献。
基于时间分布，合作团队选择了张虎才收集的中国东北地区59个具有碳-14测年的牛亚科动物化石，构建了东北地区牛属动物距今约4.3万年至3600年的时间序列。
“我们对其中18个松花江流域的牛亚科动物样本及一个至少可追溯到6400年前青藏高原的样本开展了遗传学分析。通过线粒体基因组和核基因组分析，鉴定出其中16个样本为东亚原牛，3个样本为草原野牛，并且首次揭示了东亚原牛与欧洲原牛、西亚原牛和非洲原牛基因组遗传分化明显，并把这16个东亚原牛命名为一个新的原牛亚种，称其为B. p. sinensis Zhang（张氏中华原牛）。” 张虎才告诉《中国科学报》。
团队同时利用全球古代、现代家牛的基因组数据进行联合分析，结果表明，东亚原牛从4000年前便对东亚早期家牛和现代家牛有持续性的基因组贡献。这也表明尽管东亚原牛已经灭绝，但其在东亚家牛基因组上留下了深深的印记。
二十多年干成了三件大事
雷初朝坦言，他对这次完成的东亚原牛的演化历史成果给业内带来的重要性是比较有自信的。“世界上其他区域也在做原牛的遗传演化，但是在东亚原牛方面，我们这次的成果可以说是目前做得最具系统性的，时间跨度和范围也是最大的。”雷初朝说。
团队除了张虎才这样发挥自己特长，凭着兴趣和热爱完成前期积累的“厚积薄发”，中国科学院昆明动物研究所张晓明研究员团队也在研究中成为了“专业的人做专业的事”的注解。“张晓明团队主要是做人类和动物的分子古DNA方面研究，他们拥有国内最专业的古DNA实验室。我们这次研究对实验室要求很高，在研究过程中不能有任何污染，他们的实验室在这次的研究中起了大作用。”雷初朝团队主要成员，西北农林科技大学动物科技学院陈宁博副教授介绍说。
尽管近年来已经做过很多大规模研究，但像这次的大范围分析对雷初朝团队来说也是第一次。由于原牛的古DNA序列都比较短，团队5个人花费了一年时间才完成了所有的数据拼接和分析。
在这个环节，雷初朝团队十余年来积累的海量的关于世界各地各种牛的基因组数据库体现出了重要作用。
“看起来好像只有十几个数据，但实际上要用到的其他牛的数据有很多。得益于团队这些年来的积累，在牛这个亚科中，我们拥有大量的基因组和线粒体DNA数据，包括黄牛、水牛、牦牛以及一些野牛。在这次的研究中，我们的庞大基因组数据库也起到了很大帮助。”雷初朝说。
除了数据库，雷初朝觉得，二十多年来团队还做成了三件“大事”。一个是带领团队研究清楚了中国黄牛的遗传多样性和起源演化情况，以及历史上的迁徙路线。另一个是研究清楚了中国瘤牛和印巴瘤牛的起源关系，中国瘤牛是印巴瘤牛迁徙到中国南方以后形成的，但同时中国瘤牛又有着自己复杂的遗传多样性。最后一点就是目前在牛的品种志上把中国所有的地方黄牛都归类为普通牛，而忽略了南方瘤牛这一重要独立分支，雷初朝认为这一点需要修订，团队的研究已经初步搞清了南方瘤牛的品种名录，为中国牛更精确的分类提供了科学依据。
我国东北松嫩平原东亚原牛骨架与张氏中华原牛复原图
东亚原牛独特的遗传结构及其对东亚家牛的遗传贡献
雷初朝（左）与毕节试验站王明进站长在威宁县调研威宁牛
雷初朝（前一）在四川省炉霍县进行肉牛科技帮扶调研
雷初朝（右二）在新疆伊犁州采集哈萨克牛样本
雷初朝在湖南省花垣县调研湘西牛遗传资源。（图片均由受访者提供）
本文原文来自《中国科学报》