原标题：世界首例古大熊猫DNA测定，揭示大熊猫为何灭绝风险高
“大熊猫在演化过程中，付出了遗传多样性降低的代价。”
5000年前，一只生活在云南西部高黎贡山的大熊猫，不慎跌落深洞死亡，留下被分解的骨骼。2005年，这些骨骼在腾冲县江东山天然竖井中被意外发现，这是云南发现的最晚大熊猫化石。
基于这一化石样品，近日，中国地质大学（武汉）古DNA研究团队，与德国波兹坦大学、云南省文物考古研究所等研究人员合作，成功测定了世界首例古代大熊猫全基因组。相关成果在《当代生物学》上在线发表。
研究结果发现，该基因组代表一个不同于现生大熊猫、已绝灭的大熊猫遗传谱系。但它的部分基因，通过种群交流，在现生大熊猫身上存活了下来。
论文第一及通讯作者、中国地质大学（武汉）副教授盛桂莲介绍，研究结果证明，大熊猫在演化中丧失了遗传多样性，而生物遗传谱系的丧失和遗传多样性的降低，增加了大熊猫灭绝的风险。
云南腾冲江东山全新世大熊猫骨骼遗存。云南文物考古所吉学平研究员供图
寻找样品：锁定云南“最后的大熊猫”化石
化石记录显示，大熊猫曾经广泛分布于北起我国周口店、南至华南大部乃至越南、缅甸的东南亚广阔区域。相同环境条件下、分享相同地理区域内食物来源的大熊猫个体，组成一个种群，没有严格的边界。
距今约11700年开始，大熊猫的生存区域突然急剧缩小，原来成片分布的大熊猫栖居地退缩成点状，种群之间逐渐形成地理隔离，基因交流被阻断。部分地区发生本土绝灭，不再能见到大熊猫踪迹，只留下大熊猫化石。
“早在2000年前后，我们团队就开始研究大熊猫古基因。当时选择了广西的古代大熊猫化石，但因为华南地区湿度大、土壤呈酸性，且化石年代久远，导致古DNA保存状况极差，最后没有成功。”盛桂莲说。
因为技术限制和样品难寻，这一研究停滞了六七年。随着新一代测序技术在古代生物基因组测定中逐渐成熟，2016年，中国地质大学（武汉）的研究团队开始启动古代大熊猫的全基因组研究。
在云南腾冲发现的一块大熊猫化石，被锁定为研究样品。
2005年，云南省文物考古研究所在腾冲县江东山天然竖井距地表40~60米深处，发现了一副大熊猫骨骼。经测定，其年代为5000~8000年前，这是在云南发现的最晚的大熊猫化石，因此被称为云南“最后的大熊猫”。
“世界上最早的大熊猫祖先种，就出现在云南省禄丰县，距现在至少已有530万年。这一化石属于曾经生活在云南的大熊猫种群，且年代相对较近，古DNA保存较为完好，正是合适的全基因组研究样品。”盛桂莲说。
中国地质大学（武汉）古DNA项目组赖旭龙教授（右一）、盛桂莲副教授（左一）与合作者在野外发掘现场。受访者供图
基因测定：大熊猫在演化中丧失遗传多样性
“最后的大熊猫”遗存的骨骼中积存了大量微生物外源DNA。研究团队通过优化实验条件，从仅300 mg股骨骨粉中，得到了1.2倍覆盖度的大熊猫全基因组。
经过两年多的实验和分析，研究发现，这一在云南发现的距今5000多年的化石样品，代表一个不同于现生大熊猫、现已绝灭的大熊猫遗传谱系。而且，这一谱系与现生大熊猫共同祖先种群的分化，早于现生大熊猫三个不同地理种群的形成。
“这证明大熊猫丧失的遗传谱系，位于进化树根部，演化历史更为古老，也就是说大熊猫在演化过程中，付出了遗传多样性降低的代价。”盛桂莲表示，生物遗传谱系的丧失和遗传多样性的降低，会降低生物对环境变化、病害等逆境条件的耐受力和抵抗力，从而增加生物绝灭的风险。
此前，大熊猫在演化中，究竟只是发生了数量的减少，还是确实存在遗传多样性的降低，并无定论。“这样的争议也关系到，付出很大的代价去保护大熊猫，到底有多大的意义。”盛桂莲说。
她表示，此次对古代大熊猫全基因组的测定结果，可以毫无疑问地证明，大熊猫的遗传多样性在历史时期比现在更丰富。
在人类活动和气候等因素影响下，大熊猫被证明丧失了特定的遗传谱系，降低了遗传多样性，“如果不采取措施去保护，让遗传多样性持续降低，可能会导致这一物种最终走向灭绝。”
2005年，云南大熊猫发掘团队与村民合影。云南文物考古所吉学平研究员供图
基因比对：灭绝大熊猫的部分基因仍存活
通过将古代大熊猫基因组与现生大熊猫种群基因比对，研究还发现，已绝灭的古代大熊猫遗传谱系中，有少量基因通过种群杂交渗透到了现生大熊猫基因库中，部分基因得以在现生大熊猫身上存活。
“这代表着，古代大熊猫与现生大熊猫祖先之间，曾经存在遗传信息交换和传承。”盛桂莲说。《Nature》期刊网站将这一研究结果称为“绝灭大熊猫跨越数千年的遗传馈赠”。
“每个大熊猫个体的迁徙范围都是有限的，不同种群间存在基因交流，说明当时大熊猫的分布很广，地域间距离并不远。”盛桂莲说，这也从古基因的角度，为恢复和重建大熊猫的迁徙演化历史提供了证据。
她表示，大熊猫在历史分布区的本土绝灭、种群的减少，代表着不同大熊猫种群之间基因交流的通道被阻断，会降低不同种群来源的基因发生重组的可能，“最终也会降低大熊猫的遗传多样性，导致大熊猫发生绝灭的风险升高。”
渗入到现生大熊猫基因组的部分古基因，能被固定下来而没有被淘汰，因此被推测具有演化生物学意义。但其在现生大熊猫的性状上有何表征，盛桂莲说，还需要开展进一步的功能基因分析。
“基因解析工作非常复杂，需要从庞大的数据库中将基因提取出来，看什么基因对应什么功能，才能去分析某种基因是否在现生大熊猫身上发挥作用，比如食性、分布范围等。”
盛桂莲告诉记者，目前，更新世-全新世大熊猫种群演化历史的古基因组研究，已被申请为国家自然科学基金面上项目。“大熊猫作为明星物种，在演化生物学上也极具代表意义。我们迈出了大熊猫古DNA研究的第一步，未来，研究团队将会继续朝基因解析等方向做下去。”
野外红外触发相机拍摄到的白色大熊猫影像。四川卧龙国家级自然保护区管理局供图
【相关新闻】
四川卧龙现“白色大熊猫”，系基因突变
5月25日，四川卧龙国家级自然保护区管理局对外发布全球首张白色大熊猫照片。这是野生大熊猫中记录到的首例完全白化个体。
盛桂莲认为，卧龙“白化”大熊猫的出现，是基因突变的结果，该突变基因因为近亲繁殖而发生成合，在个体身上表现出“白化”的性状。
据其介绍，“白化”突变是隐性基因，可以遗传，“白化”现象不仅在人类中存在，在鳄鱼等生物中也有白化个体。“包括人类在内的每个动物个体，体内都有分别来自父母双方的染色体，只有当两份染色体在某个基因点位上都呈现出白化，个体才会表现出‘白化’性状。”
盛桂莲解释，白色大熊猫的出现，很可能是因为其某一代祖先存在“白化”基因的突变，因为近亲繁殖本身会使致病基因或者缺陷基因有更高的成合可能，当两个均携带有突变基因的个体再次交配繁殖，它们的后代中就有可能出现纯合的“白化”个体。
至于这种基因突变是否可能与来自其他种群的遗传基因有关，盛桂莲表示，需要对该个体的家族谱系进行考证。
新京报记者吴娇颖编辑陈思
校对李世辉
