近日，中國科學院昆明動物研究所牽頭發起的靈長類基因組計劃目前取得階段性重大突破。靈長類遺傳資源不僅有助于靈長類動物本身的保護和開發利用，也對人類表型和疾病研究具有極大的參考價值。6月7日，“靈長類基因組計劃”首席科學家、中國科學院昆明動物研究所研究員吳東東做客長江日報《面談》現場，分享這項研究的進展和意義。
海報：張莉
靈長類基因組計劃已開展5年
產生約10%的靈長類動物全基因組序列數據
記者：靈長類基因組計劃是怎樣的一個研究計劃？
吳東東：簡單來說，靈長類基因組計劃是為了采集全球大概520多種靈長類動物的基因組信息。
記者：為什么要做靈長類基因組的研究？對于人類來說，它的意義在哪里？
吳東東：我們做靈長類基因組研究是因為它的重要性。第一，所有靈長類動物都是保護動物，比如常見的長臂猿、金絲猴等，都是保護生物學里的物種。第二，靈長類動物是人類的近親，人類其實也是屬于靈長類，所以研究靈長類動物可以理解為我們研究人類自身的一些性狀，比如我們發達的大腦。我們可以去通過研究人類的近親，來探究人類自身的一些功能。第三，部分靈長類動物是非常重要的實驗動物模型，比如說常見的獼猴等，這些實驗動物是連接基礎研究和臨床應用的一個關鍵橋梁，很多像疫苗研制、藥物開發都離不開這些靈長類動物。對于人類來說，靈長類動物研究的很多基礎數據是非常匱乏的，尤其像遺傳數據基因組信息是非常少的，所以我們要做靈長類基因組研究。
記者：靈長類基因組計劃是從什么時候開始的？進行了多久？
吳東東：2018年，我們跟國內外很多科學家一起開展了這個計劃。到目前，進行了5年多?，F在這個計劃仍然在進行中。在未來的幾年中，我們希望所有靈長類的基因組信息都能得以解析。
記者：目前，我們取得了哪些進展和成果？
吳東東：目前，大概產生了不到10%的靈長類動物的全基因組序列數據。基于這些數據，我們開展了大量的大數據分析和挖掘工作，發現了一些有意思的地方。比如，我們發現了很多跟我們大腦功能相關的一些基因，比如說食性、毛色進化的一些相關基因。我們在保護生物學方面，也發現了一些有意思的地方。
研究核心是基因組的數據解析和挖掘
對人類表型和疾病研究具有極大參考價值
記者：我們的研究是如何進行的？哪些是研究核心？
吳東東：首先我們要采集這些基因組的數據。最重要的研究核心是對這些大量的基礎數據進行解析和挖掘，去挖掘出我們需要的重要的一些內容。
記者：為什么說靈長類遺傳資源不僅有助于靈長類動物本身的保護和開發利用，也對人類表型和疾病研究具有極大的參考價值？
吳東東：靈長類動物都是保護動物，是生物多樣性保護研究里面非常重要的一個類群。比如一個生物，它變得瀕?；蛩挠行后w大小發生變化的時候，它可以在基因組上有一個印記。所以，反過來講，我們可以通過靈長類動物的基因組數據，解析它的多樣性的特征，可以推演這些動物在歷史進化過程中，它的群體大小、它的變化是什么情況。比如，我們就發現，絕大部分靈長類動物在近期，有效群體大小已經發生顯著的下降，那么就提示我們要針對這些動物做一些保護的策略。此外，對人類自身的一些研究，比如說我們人類發達的大腦。我們很聰明，大腦的功能、大腦背后的機制、相關的基因，我們可以去通過研究這些靈長類動物進化來揭示它。在疾病方面，我們通過非常多的不同的靈長類動物，它的基因組織跨物種的研究，我們可以找到很多功能類基因元件。我們去研究人類疾病背后遺傳突變的時候，其實面臨一個很大的困境，面對很多遺傳突變，不知道它有沒有功能基因元件。那么，我們就可以通過這些靈長類動物的數據去推演這些相關有沒有功能基因元件。所以，這項研究是有助于人類疾病機制的解析。
記者：研究團隊構建了精細的現生靈長類全基因組水平系統發育樹，是一個什么樣的發育樹？
吳東東：研究團隊構建了精細的現生靈長類全基因組水平系統發育樹，推演出靈長類最近共同祖先出現在距今約64.95-68.29百萬年前，該區間與白堊紀-第三紀生物大滅絕事件（K/T boundary）吻合，提示靈長類早期輻射可能受白堊紀-第三紀生物大滅絕事件的影響。研究團隊重構了從靈長類共同祖先到現代人類基因組的染色體結構，發現靈長類祖先和現代人類具有保守的核型特征。但在類人猿下目祖先8號染色體發現一個新的染色體融合事件，這可能對高等靈長類的創新演化具有重要意義。同時，我們還發現，不同靈長類祖先有不同水平的基因組重排率，在類人猿下目祖先支系發現基因組元件（例如正選擇基因、加速演化的基因組非編碼序列、擴張的基因家族等）變異水平在數量上整體抬升，基因的功能富集和組織特異性表達分析發現它們主要涉及大腦功能和器官大小的調控，推測這些基因組創新事件與類人猿下目特殊表型的適應性演化有關，例如腦容量、體型等。
記者：研究團隊通過對不同靈長類演化支系的系統生物學比較發現了什么？
吳東東：我們有很多意外的收獲。除了關注人類自身的一些性狀，如大腦、骨骼進化，我們在不同的靈長類支系中也發現一些有意思的內容。其實靈長類動物的表情多樣性是非常高的，比如說，猿跟猴的差異，猿沒有尾巴，猴子有尾巴。我們發現有些基因突變可能會影響到尾巴的發育。比如說，長臂猿的前肢非常長，我們在長臂猿的支系中發現很多骨骼和四肢發育相關的基因顯著的改變。還有一群吃葉子的猴子，它的食性、消化基因等都發生了一系列的改變。當然，我們這個系統生物學的比較研究，對于研究表型進化的遺傳機制是具有非常重要的意義。
《面談》直播截圖。
多學科交叉融匯
靈長類艾滋病疾病模型研究有新發現
記者：研究中，多學科交叉揭示亞洲葉猴社會復雜性的遺傳機制，為什么是多學科？意義在哪里，有什么收獲？
吳東東：因為我們這項研究涉及到很多不同學科的手段，不同學科的數據。比如說，這個基因組是最重要的，還需要生態學的數據，一些生態因子、環境因子，包括一些古地理學、古氣候學、化石的時間點數據，所以我們綜合了不同學科的數據和研究方法，來探究社會復雜性背后一個機制的問題。靈長類的進化經歷了6500多萬年的歷史，從獨居的夜行性祖先，到今天高度發達的人類社會，交流與合作、群居與社會化，促進了靈長類大腦的發育及認知能力的提高，并演化出了包括重層社會在內的、多樣化的社會系統。傳統的社會生態模型將這種多樣性解釋為對環境變化的響應。然而，隨著研究的深入，傳統的社會生態模型遇到了很大的瓶頸，比如其很難解釋為什么生活在同一環境中的同域物種卻表現出不同的社會系統結構。盡管最新的研究發現——靈長類動物的社會演化受系統發育信號的影響，即遺傳自一個共同祖先、并隨著物種分化而逐步演化。然而，目前人們對靈長類社會系統多樣性的遺傳機制知之甚少。為探索這一懸而未決的熱點問題，我們以亞洲葉猴為研究模型，采用多學科交叉手段，結合生態學、古氣候學、古地理學、化石記錄、靈長類社會學多重表型以及基因組學等方法和數據，揭示了亞洲葉猴多樣化社會演化的行為學、生態學和遺傳學機制。
記者：靈長類艾滋病疾病模型研究方面，有什么發現？
吳東東：我們有一些意外的發現。我簡單地擴展一下，艾滋病病毒可以感染人類，但是絕大部分猴子是不感染艾滋病病毒的。(艾滋病病毒)沒辦法感染猴子，你就沒辦法去創建一個很好的疾病動物模型。很多藥物在臨床之前，必須要做一些實驗驗證。沒有疾病動物模型，就很難去開展驗證。所以，這也是到目前為止，人類得艾滋病后，沒有得到很好的治療中的一個重要的因素。沒有很好的一個動物，尤其是靈長類動物疾病模型。前人的一些研究發現，北平頂猴是唯一可以感染艾滋病病毒的猴。那么，為什么它能夠感染艾滋病病毒？我們做了研究，發現了一些基因發生的改變。除此之外，我們還意外地發現了一個新的可以感染艾滋病病毒的猴子——獅尾猴。它可能將來可以作為一個疾病動物模型來造福我們人類，去推動治療艾滋病的藥物的開發。
數據分析面臨很大挑戰，
期待與發展中國家科學家進行合作
記者：這一領域的難點在哪？如何克服?
吳東東：第一個難點是靈長類動物都是保護動物，它的樣品獲取面臨了很多的困境。保護動物在不同的國家，出口和進口方面都需要國家一些相關部門的批件，我們才能夠獲取。第二個難點，我們的數據量是非常大的，以前很多研究都是一個基因組的研究，我們這次是幾十個基因組在一起，數據分析方面面臨很大的挑戰。我們當時也用了很多國內的不同超算中心的超算來做數據分析，這個數據分析是一個非常大的一個挑戰。
記者：為什么人要比動物聰明，請從您的研究角度來給網友們分析一下？
吳東東：它主要是兩個因素，自身的遺傳因素和外界的環境因素。我個人覺得人比其他動物聰明，更可能是因為它背后很多基因發生了改變。尤其是一些大腦相關的基因，相對于其他動物發生改變，使得從細胞水平從到組織水平等，人的大腦功能都發生了一個改變和提高。我個人認為是自身遺傳基因造成的。
記者：靈長類基因組計劃下一步的研究重點是什么？
吳東東：未來，我們還有很多工作要做，我們目前也僅僅產生了大概10%的靈長類基因組數據。還剩下80%—90%的猴子，它的數據還沒有產生，我們未來的研究重點是要跟國內外，尤其是發展中國家的科學家進行合作。因為靈長類動物主要分布在發展中國家，像非洲、南美洲、東南亞等地。發達國家靈長類動物資源是非常少的，整個歐美國家只有一個本土的猴子。所以，接下來我們重點要跟發展中國家的科學家進行合作，進行數據的采集和分析。我相信肯定還會有更多的發現，因為現在我們只解析了10%的基因組，還有90%的基因組等待我們去解析，等待我們去挖掘。
（長江日報記者陳靜茹）
