The Latest Genomic Research Unravels the Mystery of Primate Species Evolution

Livia Lee *

Institute of Life Science, Jiyang College of Zhejiang A&F University, Zhuji, 311800, China

* Corresponding author, Livia121311@hotmail.com

Abstract This article provides a review of a recently published research paper titled “Phylogenomic Analyses Provide Insights into Primate Evolution”. The study utilized extensive genomic data analysis to investigate the origin and evolutionary processes of primates, constructing a high-resolution phylogenetic tree of primate species and proposing several significant new insights. This review first outlines the main contents of the research, including the timing of primate species origin, the origin of human chromosome 8, the rapid evolution of primate brains, and the adaptive variations in certain genes. Next, the innovative aspects of the study are analyzed, such as its data scale and the utilization of molecular clocks, emphasizing its important contributions to deepening our understanding of the origin and evolution of primates. Lastly, this review suggests that further research should involve multiple evidence verification and functional experiments to enhance our explanatory power of complex evolutionary mechanisms. Overall, this is a groundbreaking study that provides valuable references for exploring the origins of primates and humans.

Keywords Primates; Genome; Origin; Evolution

长期以来，人类一直高度关注灵长类动物的起源与演化。灵长类动物是哺乳动物中高度演化的一支，各物种形态和行为都呈现高度的复杂性(Mueller and Thalmann, 2000)。人类是灵长类动物之一，因此探究灵长类动物的基因组、起源和社会演化过程将不仅有助于回答人类起源的问题，也将帮助我们更多地了解人类独特身体结构特征的演变历史，从而极大地帮助我们了解人类自己(Fleagle, 2013)。但是，目前只有23种具有代表性的非人类灵长类动物的基因组被公布，还有72%的属仍未测序，这造成了重大的知识缺口。

近期，这一情况有了新的突破，中国科学家发表了题为“Phylogenomic Analyses Provide Insights into Primate Evolution《系统基因组学研究为灵长类动物进化提供新见解》”的研究论文(Shao et al., 2023)，运用丰富的基因组数据，深入分析了灵长类的演化过程，提出了许多新的见解。灵长类动物有超过500个物种，分属于16科共79个属中。此次研究对象覆盖了50个灵长类物种，跨越了14个科共38个属，其中还包括了之前研究中较少涉及的新世界猴和原猴；研究中有27个新的高质量基因组数据，这些新数据可以提供更多、更准确的遗传信息，能够更全面、更深入地了解灵长类动物的演化历程。研究人员通过分析基因组数据和化石时间数据构建了一份高分辨率的灵长类物种进化树，并估计了所有内部节点的进化时间。

本文将对该研究论文进行系统的评论，首先概述研究内容，然后分析论文的创新点和贡献，同时也将对后续研究提出自己的见解，以期帮助大家全面、准确地理解该研究，并对该领域未来的研究方向有所启发。

1研究内容概述

该研究构建了覆盖50个灵长类物种的大规模基因组数据集，重建了高分辨率的灵长类物种进化树，深入分析了灵长类的演化历程。研究发现所有灵长类的最近共同祖先出现在大约6829万到6495万年前，与白垩纪末期的物种大灭绝事件时间临近。这提示物种大灭绝可能影响了灵长类的起源(Shao et al., 2023)。

另外，该研究还原绘了灵长类核型演化的历史，发现核型较为保守，修正了人类第8号染色体起源的历史假说(图1)。该研究采用了更多染色体级别的原猴物种进行研究，弥补了之前由于数据不足而导致的偏差问题。该研究发现，人类的8号染色体对应到原猴的两条染色体上。因此，研究人员推测类人猿下目祖先以及所有灵长类祖先中的两条染色体在狭鼻类出现后融合成一条染色体，最终演变成人类8号染色体。

图 1 人类第8号染色体在灵长类起源过程中的不同假说(photo created: Shao et al., 2023) Figure 1 Different hypotheses of human Chromosome 8 in the process of primate origin (photo created: Shao et al., 2023)

在大脑演化方面，一些与大脑发育相关的基因在灵长类物种中存在正选择的证据，这可能推动了从原猴到人类的脑容量增大(图2)。该研究还发现了一些非编码区在四个关键的灵长类演化节点（类人猿下目的祖先、狭鼻类祖先、大猿祖先和人类）的加速演化，可能通过调控大脑相关基因表达参与了大脑构造的优化。这些研究丰富了我们对大脑演化分子机制的了解。

图 2 灵长类物种脑容量演化历程及此过程中基因组上的变化(photo created: Shao et al., 2023) Figure 2 Evolution of brain size of primate species and genomic changes in the process (photo created: Shao et al., 2023)

研究人员还探索了一些与骨骼发育、消化系统等相关的基因在特定灵长类谱系中的适应性积累变异，以及猿类失去尾巴可能与关键基因调控区突变有关(图3)。总之，该研究极大推进了人类对灵长类物种演化历史的认识，也为人类起源提供了宝贵线索。

图 3 KIAA1217基因的调控区域在猿类中的快速演化可能使其失去尾巴(photo created: Shao et al., 2023) Figure 3 The rapid evolution of the regulatory region of the KIAA1217 gene in apes may cause it to lose its tail (photo created: Shao et al., 2023)

2创新点与贡献

2.1该研究的创新之处

这项研究构建了迄今为止数量最多、范围最广的灵长类动物基因组数据集，包含50种灵长类动物的基因组信息。在该大规模数据集的支持下，研究者构建了高分辨率的灵长类动物进化树，并对一些存在的争议进行了修正。

在该项研究过程中，研究人员还首次利用分子钟估计了灵长类所有重要进化分支的出现时间，并与古气候数据进行对照，揭示了气候变化在推动灵长类演化中的作用。这些都是该研究的创新之处。

2.2对研究领域的贡献

这项研究构建了目前最全面和准确的灵长类物种进化框架，使我们对灵长类的起源和演化历史有了更清晰的认识。特别是首次确定了灵长类近亲群的产生时间，为研究灵长类和人类的起源提供了经验基础。

另外，通过检测正选择基因等分析，这项研究也揭示了可能推动灵长类关键适应性特征进化的一些遗传机制，如大脑发育相关基因在智力进化中的作用等。这为后续从分子层面理解人科动物特有特征的产生提供了线索。

总而言之，该研究数据量大、覆盖面广，构建了高分辨率的灵长类物种进化树，提出了许多新的演化推断，对推进该领域研究具有重要贡献。特别是揭示正选择基因与适应性特征的关联，拓展了对分子机制的认识，为深入理解灵长类起源和演化提供了宝贵参考。

3后续研究方向

该研究主要基于基因组数据和遗传信息推断灵长类的演化关系，为阐明灵长类的起源和演化历史提供了新的见解。但仅依靠遗传信息进行的系统发育分析存在一定的局限性，还需要从多个证据层面进行验证，以提高推断的准确性。

例如，可以通过收集更多的化石标本，并与该研究构建的进化时间框架进行对照，从形态学角度验证系统发育关系。因为化石记录可以提供独立的形态证据(Marshall, 2019)，有助于测试基因组分析的结果。另外，对一些新发现的推动灵长类进化的可能机制，如与大脑发育相关的基因优化等，还需要后续的功能验证实验来检验其作用，从而提高对这些发现的解释力和说服力。

在后续的研究中，样本量的扩大也很必要。可以收集更多灵长类物种，特别是一些稀有物种的基因组数据，以提供更全面的比较基础。同时，还可以通过与其他哺乳动物基因组的对比，更好地阐明灵长类与其他物种的联系。

综上所述，该研究开创了利用基因组数据集研究灵长类演化的新局面。但我们也要认识到这种方法的局限性，通过化石标本和更多样本，可以使我们对复杂的灵长类起源和演化历史有更系统和全面的认识。这将是该领域后续研究的重点方向。

4结语

探究灵长类物种的起源与演化，是回答人类起源这个重大科学问题的关键环节，也是人类试图认识自身的一条重要途径。这篇题为“Phylogenomic Analyses Provide Insights into Primate Evolution《系统基因组学研究为灵长类动物进化提供新见解》”的研究论文运用系统的基因组学分析方法，挖掘了有关灵长类动物起源和演化历史的重要新见解。

该研究构建了高质量的基因组数据集，确定了灵长类的进化时间框架，并提出了一些可能推动关键适应性特征产生的遗传机制。该研究对深化我们对灵长类起源和演化历史的科学认识具有重要贡献和指导意义。但是，我们也要认识到仅依靠一种研究手段的局限性，在后续研究中我们还需要收集更多化石证据，拓展样本量，并进行功能验证等后续研究，以提高对复杂演化历史的解释力。

总之，这项具有开创意义的研究为我们打开了一扇了解灵长类及最终人自身起源的新窗口，值得后续长期挖掘与延伸。

致谢

非常感谢Cherry Davis在手稿撰写过程中的指导以及提供的重要思路；同时，还要感谢Natasha Alexandra对本手稿的认真阅读，并且提出了宝贵的修改意见。

参考文献

Fleagle J., 2013, Primate adaptation and evolution, Academic press

https://doi.org/10.1016/B978-0-12-378632-6.00009-4

Marshall C. R., 2019, Using the fossil record to evaluate timetree timescales. Frontiers in Genetics, 10, 1049

https://doi.org/10.3389/fgene.2019.01049

PMid:31803226 PMCid:PMC6871265

Mueller A. E., and Thalmann U. R. S., 2000, Origin and evolution of primate social organisation: a reconstruction. Biological Reviews, 75(3), 405-435

https://doi.org/10.1017/S0006323100005533

PMid:11034017

Shao Y., Zhou L., Li F., Zhao L., Zhang B. L., Shao F., Chen J. W., Chen C.Y., Bi X. P., Zhuang X. L., Zhu H. L., Hu J., Sun Z. Y., Li X., Wang D. P., González R. I., Wang S., Wang Y. M., Chen W., Li G., Liu Y., Kuderna L. F. K., Farh K. K. H., Fan P. F., Yu L., Li M., Liu Z.J., Tiley G. P., Yoder A. D., Roos C., Hayakawa T., Bonet T. M., Rogers J., Stenson P. D., Cooper D. N., Schierup M. H., Yao Y. G., Zhang Y. P., Wang W., Qi X. G, Zhang G. J., and Wu D. D., 2023., Phylogenomic analyses provide insights into primate evolution, Science, 380(6648), 913-924

https://doi.org/10.1126/science.abn6919

PMid:37262173