被誉为“世界独生子”的黔金丝猴是如何起源的？它们为什么身上的毛发部分是金色的，而部分是黑色的？它们与其他几种金丝猴又有着怎样的亲缘关系？近日，以我国科学家为主的联合研究团队通过基因组分析揭开了黔金丝猴的身世之谜。其成果以“Hybrid origin of a primate, the gray snub-nosed monkey”（一种灵长类动物——黔金丝猴的杂交起源）为题，发表在知名学术期刊《科学》（Science）上。
“世界独生子”黔金丝猴仅分布在贵州北部梵净山
金丝猴并不是一种猴子，而是一类猴子，在生物分类学上属于灵长目猴科下的仰鼻猴属（Rhinopithecus）。金丝猴一共有5个物种，分别是川金丝猴(R. roxellana)、滇金丝猴(R. bieti)、黔金丝猴(R. brelichi)、怒江金丝猴(R. strykeri)和越南金丝猴(R. avunculus)。
五种金丝猴的分布。于黎课题组和张国捷课题组供图
它们是我国和东南亚部分国家特有的动物，从物种的名字大致能看出它们各自分布的区域。其中，真正浑身金毛的川金丝猴只在我国四川、陕西、甘肃和湖北神农架地区有分布，它也是金丝猴中最先被发现的物种。而滇金丝猴和怒江金丝猴虽然名为金丝猴，但毛发却不是金色的——滇金丝猴黑背白腹，而怒江金丝猴通体黑毛。据论文通讯作者于黎研究员介绍，黔金丝猴属于另一种特殊情况，它既有金色毛发，又有黑色毛发，同时呈现了前述3种金丝猴的特征。
黔金丝猴极为稀少，目前数量仅有850只左右。其分布区狭小，仅仅分布于贵州北部的梵净山，被称为“世界独生子”。 研究“这样一个种群极小的物种，究竟是如何起源的？“这一问题，对于保护这类濒危物种具有重要意义。”
黔金丝猴源于我国其他金丝猴物种祖先的杂交事件
从达尔文时代开始，物种的起源和形成就是人们关注的问题。通常情况下，经典的物种形成模式被理解为：祖先物种里发生了种群分化，不同种群之间由于地理上的隔离，然后在长时间的自然选择过程中基因组上的差异逐渐积累，并产生生殖隔离，而最终形成新物种。
基于此，早在上世纪六十年代，著名生物学家恩斯特·迈尔（Ernst Walter Mayr）就认为一个物种的定义关键看某个种群是否能和其他种群交配并产生可育后代。但是，近几十年的研究显示，除了这种经典的模式外，杂交（hybridization）也是物种形成的潜在驱动因素。
有研究指出，刚分化不久的近缘种之间的生殖隔离往往没有那么强，个体之间仍然有几率突破生殖隔离，产生可育后代，并导致物种间的基因交流，也就是所谓的跨物种基因流（gene flow）。若该杂交后代反复和某一亲本回交并重新融合进该亲本物种时，就使得该亲本的一些群体保留下了另外一个亲本物种的基因片段。这一过程被称为遗传渐渗（Genetic introgression）,它对自然界生物类群独特表型的产生有着重要的促进作用。
金丝猴杂交事件与生殖隔离的产生。于黎课题组供图
在先前的研究中，科学家已经发现了金丝猴物种之间存在着种间杂交现象。金丝猴的种间杂交是否对黔金丝猴的演化有影响？科学家选择使用基因组学的研究来探寻这一问题的答案。
据介绍，基因组研究是在遗传物质层面进行的研究，每一个物种的基因组就像一部大书，记录了这个物种的特征、历史等各种遗传信息。通过对物种遗传信息的解读，研究人员将重建金丝猴物种的演化之路。
于黎研究员联合数个研究团队，组装出了滇金丝猴染色体水平的高质量基因组参考序列，并在此基础上对5个金丝猴物种106个个体的群体基因组数据进行了群体遗传学分析。
黔金丝猴拥有源自川金丝猴以及滇金丝猴与怒江金丝猴的共同祖先这两个谱系的混合基因组，它们相当于黔金丝猴的“爸爸”和“妈妈”。但是这又和普通的交配不同，精卵结合后，子代的基因组除了性染色体外来自双亲的比例是1：1，但是黔金丝猴的基因组有更大的比例来自于川金丝猴。
“也就是说，从基因组的角度来看，黔金丝猴更像川金丝猴，这很可能也正是先前的研究中普遍将其作为川金丝猴姐妹种的原因。”专家告诉记者。
研究人员还根据基因组进行反推，进行了溯祖模拟。结果显示黔金丝猴最可能的演化模式是这样的：在大约187万年前，川金丝猴和滇金丝猴与怒江金丝猴的共同祖先之间曾发生过杂交事件，产生了黔金丝猴的祖先。
研究人员认为，黔金丝猴确实起源于川金丝猴和滇金丝猴与怒江金丝猴的共同祖先之间的杂交事件。
黔金丝猴成为独立物种或与毛发颜色有关
研究人员通过正选择分析，找到了与黔金丝猴特殊镶嵌型毛色形成相关的基因。
研究表明，金丝猴毛发颜色是由黑色素中褐黑素和真黑素的比例决定，高褐黑素占比导致川金丝猴的金色毛发，而低褐黑素比例导致滇金丝猴与怒江金丝猴的黑色毛发。而黔金丝猴的头部和肩部褐黑素比例较高，呈现金色；四肢的褐黑素比例较低，呈现黑色。
于黎等人发现了五个和黑色素合成相关的基因受到正选择，而且它们有着不同的来源——SLC45A2、MYO7A和ELOVL4基因来源于川金丝猴，而PAH和APC基因来源于滇金丝猴与怒江金丝猴的共同祖先。正是由于具有这样不同来源的黑色素合成基因，导致了黔金丝猴独特的镶嵌型毛色。
那黔金丝猴又是如何与其他两个物种形成生殖隔离，最终成为一个独立物种的呢？专家认为，这也许与毛发的颜色也有关。
性选择或许能够成为其中的解释。“金丝猴的毛发和其他两个物种都不一样。哪怕是复杂如人类社会，都逃不了外貌优势在择偶上的优势，更何况其他动物呢？一个很大的可能是，对于川金丝猴而言，金色毛发的个体往往更受异性欢迎；对于滇金丝猴或者怒江金丝猴而言，黑色毛发的个体往往更有择偶优势；而对于黔金丝猴，它们则会偏好头部金色而四肢黑色的个体。如此这番，就形成了交配前生殖隔离。”于黎说。
黔金丝猴的遗传物质会在自己的轨道上演化，在基因组成上变得与另外两种金丝猴愈加不同。专家发现，在生殖相关的基因方面，有31个继承自川金丝猴的生殖相关基因和36个继承自滇金丝猴与怒江金丝猴共同祖先的生殖相关基因受到了强化（正向选择）。
此外，还有遗传物质和基因在其他方面的变化。其结果显示，黔金丝猴的基因组已然和两种祖先金丝猴有了足够大的差异，从而产生了交配后的生殖隔离，形成了独立的物种。
新京报记者 张建林
编辑 唐峥 校对 李立军