5000年前，一只生活在云南西部高黎貢山的大熊貓，不慎跌落深洞死亡，留下被分解的骨骼。2005年，這些骨骼在騰沖縣江東山天然豎井中被意外發現，這是云南發現的最晚大熊貓化石。
基于這一化石樣品，近日，中國地質大學（武漢）古DNA研究團隊，與德國波茲坦大學、云南省文物考古研究所等研究人員合作，成功測定了世界首例古代大熊貓全基因組。相關成果在《當代生物學》上在線發表。
研究結果發現，該基因組代表一個不同于現生大熊貓、已絕滅的大熊貓遺傳譜系。但它的部分基因，通過種群交流，在現生大熊貓身上存活了下來。
論文第一及通訊作者、中國地質大學（武漢）副教授盛桂蓮介紹，研究結果證明，大熊貓在演化中喪失了遺傳多樣性，而生物遺傳譜系的喪失和遺傳多樣性的降低，增加了大熊貓滅絕的風險。
云南騰沖江東山全新世大熊貓骨骼遺存
尋找樣品：鎖定云南“最后的大熊貓”化石
化石記錄顯示，大熊貓曾經廣泛分布于北起我國周口店、南至華南大部乃至越南、緬甸的東南亞廣闊區域。相同環境條件下、分享相同地理區域內食物來源的大熊貓個體，組成一個種群，沒有嚴格的邊界。
距今約11700年開始，大熊貓的生存區域突然急劇縮小，原來成片分布的大熊貓棲居地退縮成點狀，種群之間逐漸形成地理隔離，基因交流被阻斷。部分地區發生本土絕滅，不再能見到大熊貓蹤跡，只留下大熊貓化石。
“早在2000年前后，我們團隊就開始研究大熊貓古基因。當時選擇了廣西的古代大熊貓化石，但因為華南地區濕度大、土壤呈酸性，且化石年代久遠，導致古DNA保存狀況極差，最后沒有成功。”盛桂蓮說。
因為技術限制和樣品難尋，這一研究停滯了六七年。隨著新一代測序技術在古代生物基因組測定中逐漸成熟，2016年，中國地質大學（武漢）的研究團隊開始啟動古代大熊貓的全基因組研究。
在云南騰沖發現的一塊大熊貓化石，被鎖定為研究樣品。
2005年，云南省文物考古研究所在騰沖縣江東山天然豎井距地表40~60米深處，發現了一副大熊貓骨骼。經測定，其年代為5000~8000年前，這是在云南發現的最晚的大熊貓化石，因此被稱為云南“最后的大熊貓”。
“世界上最早的大熊貓祖先種，就出現在云南省祿豐縣，距現在至少已有530萬年。這一化石屬于曾經生活在云南的大熊貓種群，且年代相對較近，古DNA保存較為完好，正是合適的全基因組研究樣品。”盛桂蓮說。
中國地質大學（武漢）古DNA項目組賴旭龍教授（右一）、盛桂蓮副教授（左一）與合作者在野外發掘現場
基因測定：大熊貓在演化中喪失遺傳多樣性
“最后的大熊貓”遺存的骨骼中積存了大量微生物外源DNA。研究團隊通過優化實驗條件，從僅300 mg股骨骨粉中，得到了1.2倍覆蓋度的大熊貓全基因組。
經過兩年多的實驗和分析，研究發現，這一在云南發現的距今5000多年的化石樣品，代表一個不同于現生大熊貓、現已絕滅的大熊貓遺傳譜系。而且，這一譜系與現生大熊貓共同祖先種群的分化，早于現生大熊貓三個不同地理種群的形成。
“這證明大熊貓喪失的遺傳譜系，位于進化樹根部，演化歷史更為古老，也就是說大熊貓在演化過程中，付出了遺傳多樣性降低的代價。”盛桂蓮表示，生物遺傳譜系的喪失和遺傳多樣性的降低，會降低生物對環境變化、病害等逆境條件的耐受力和抵抗力，從而增加生物絕滅的風險。
此前，大熊貓在演化中，究竟只是發生了數量的減少，還是確實存在遺傳多樣性的降低，并無定論。“這樣的爭議也關系到，付出很大的代價去保護大熊貓，到底有多大的意義。”盛桂蓮說。
她表示，此次對古代大熊貓全基因組的測定結果，可以毫無疑問地證明，大熊貓的遺傳多樣性在歷史時期比現在更豐富。
在人類活動和氣候等因素影響下，大熊貓被證明喪失了特定的遺傳譜系，降低了遺傳多樣性，“如果不采取措施去保護，讓遺傳多樣性持續降低，可能會導致這一物種最終走向滅絕。”
2005年，云南大熊貓發掘團隊與村民合影
基因比對：滅絕大熊貓的部分基因仍存活
通過將古代大熊貓基因組與現生大熊貓種群基因比對，研究還發現，已絕滅的古代大熊貓遺傳譜系中，有少量基因通過種群雜交滲透到了現生大熊貓基因庫中，部分基因得以在現生大熊貓身上存活。
“這代表著，古代大熊貓與現生大熊貓祖先之間，曾經存在遺傳信息交換和傳承。”盛桂蓮說。《Nature》期刊網站將這一研究結果稱為“絕滅大熊貓跨越數千年的遺傳饋贈”。
“每個大熊貓個體的遷徙范圍都是有限的，不同種群間存在基因交流，說明當時大熊貓的分布很廣，地域間距離并不遠。”盛桂蓮說，這也從古基因的角度，為恢復和重建大熊貓的遷徙演化歷史提供了證據。
她表示，大熊貓在歷史分布區的本土絕滅、種群的減少，代表著不同大熊貓種群之間基因交流的通道被阻斷，會降低不同種群來源的基因發生重組的可能，“最終也會降低大熊貓的遺傳多樣性，導致大熊貓發生絕滅的風險升高。”
滲入到現生大熊貓基因組的部分古基因，能被固定下來而沒有被淘汰，因此被推測具有演化生物學意義。但其在現生大熊貓的性狀上有何表征，盛桂蓮說，還需要開展進一步的功能基因分析。
“基因解析工作非常復雜，需要從龐大的數據庫中將基因提取出來，看什么基因對應什么功能，才能去分析某種基因是否在現生大熊貓身上發揮作用，比如食性、分布范圍等。”
盛桂蓮告訴記者，目前，更新世-全新世大熊貓種群演化歷史的古基因組研究，已被申請為國家自然科學基金面上項目。“大熊貓作為明星物種，在演化生物學上也極具代表意義。我們邁出了大熊貓古DNA研究的第一步，未來，研究團隊將會繼續朝基因解析等方向做下去。”
野外紅外觸發相機拍攝到的白色大熊貓影像
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