最新研究成果發布！秦嶺金絲猴登上Science封面

6月2日凌晨，《科學》(Science)雜志以長文形式刊發西北大學金絲猴研究團隊最新研究成果《寒冷適應促進了亞洲葉猴社會系統的演化》，首次系統性地揭示了靈長類社會演化之謎。該期《科學》封面圖為亞洲葉猴的代表——秦嶺金絲猴，圖片由西北大學研究團隊提供。

西北大學生命科學學院教授齊曉光，博士后武進偉和趙蘭為論文的共同第一作者，齊曉光、西北大學教授李保國、中國科學院昆明動物研究所研究員吳東東和澳大利亞西澳大學教授Cyril C. Grueter為共同通訊作者，西北大學為第一作者單位。

【資料圖】

此外，齊曉光作為共同通訊作者的另一篇長文《系統基因組學研究為靈長類動物進化提供新見解》也同期發表在《科學》雜志，該文章揭示了靈長類基因組演化歷史和表型適應性的遺傳機制。

還原亞洲葉猴

社會系統演化歷史

靈長類動物具有復雜而多樣的社會結構，從愛好獨居的紅毛猩猩，到夫妻雙雙把家還的白掌長臂猿，再到坐擁后宮的葉猴和群婚的食蟹猴，靈長類的“婚戀觀”和“交際圈”大小有著天壤之別。是什么樣的驅動力塑造了這種差異？這個問題，在西北大學團隊對亞洲葉猴的研究中得到了解答：他們的社會結構具有很強的系統發育信號，且受到歷史上環境劇變的深刻影響，并且記錄在他們的基因組上。

“我們聚焦金絲猴研究二十余年，利用GPS項圈、衛星遙感技術和社會網絡分析相結合的方法，通過長期野外跟蹤觀察，一直想揭開靈長類社會的神秘面紗。”李保國說。基于多年野外研究，團隊對秦嶺金絲猴社群內各個組織層面的空間聯署及個體遷移與擴散行為進行研究，發現金絲猴社會獨特的四層式社會結構：家庭、分隊、群組、社群。2014年，齊曉光作為第一作者，齊曉光和李保國作為共同通訊作者的論文在《自然-通訊》雜志發表，首次提出 “亞洲起源-聚合”假說，打破了西方學者對靈長類復雜社會起源的單一認識，從此開啟了研究動物社會系統進化的新大道。

立足前期研究，為了驗證這一假說，并回答其背后的生物學機制，此次團隊將研究目光拉長至800萬年前，從生物化石所提示的歷史分布和對古海平面、古地理、古氣候等大數據的挖掘，一點點拼湊出亞洲葉猴祖先的擴散路徑。

大約800萬年前的中新世，亞洲葉猴的祖先從歐洲擴散而來。其中一支，從印度半島擴散到了東南亞地區，這一類群分化成三個屬，并保留了祖先的一雄多雌制“單家庭群”社會系統。而另一支在晚中新世擴散到了中國云南，形成了奇鼻猴的基部類群。伴隨著這一地區晚中新世的寒冷事件，它們的家庭群不再互相排斥，時而分離，時而聚合，形成了類重層社會。由于食物匱乏，大多數奇鼻猴后來向南擴散，演化出白臀葉猴和長鼻猴等不同物種。時至今日，盡管它們生活在越南和加里曼丹島的溫暖地區，卻仍然保留著類重層社會這一結構特征。但與此同時，留在中國北方的近親金絲猴，卻在更新世反復的冰期與間冰期的一次次寒冷事件中，拉近了社會關系，培養出家庭間長期、穩定的紐帶聯系，演化出了真正的重層社會。

寒冷事件促進亞洲葉猴社會聚合

“我們發現，生活在寒冷環境中的物種傾向于形成較大的社群，且兩次社會聚合分別發生在晚中新世冷期和更新世第四紀冰期，這表明寒冷事件可能驅動了社群聚集。以此為依據，我們提出了亞洲葉猴‘三幕式’的社會演化歷史。這個發現，也是對我們團隊提出‘亞洲起源-聚合’假說的系統闡明。” 齊曉光說。

為什么選擇亞洲葉猴作為研究對象，科學家也給出了最好的解答。“亞洲葉猴屬于舊大陸猴疣猴亞科，共七屬55種，包含‘一夫多妻’的單家庭社會、‘多夫多妻’社會、重層社會和類重層社會四種不同的社會系統類型，從熱帶雨林到溫帶雪山地區均有分布，我們認為這個類群是研究靈長類社會進化機制系統很好的模型。”齊曉光介紹。

亞洲葉猴類各屬的系統發育關系、分布海拔與社會結構

為了做好此項研究，團隊與國內外高校、研究院所、動物園等多個團隊合作，分析調查了亞洲葉猴2903個棲息地，對每個棲息地提取的19個環境變量的綜合生態因子進行分析，構建了迄今為止最全的亞洲生態數據集。

建立“行為-生態-基因組”

研究框架

在800萬年來的漫漫時光長河中，一次次的寒冷事件是如何驅動亞洲葉猴完成社群聚集的？這需要對代代相傳的基因組數據進行分析來證實。

為了解答這個疑惑，團隊開創性地建立了“行為-生態-基因組”這一全新的研究范式。他們克服跨學科、跨地域等重重困難，完成了亞洲葉猴七個屬代表物種的高質量全基因組測序，得到了全球首個染色體級別的非人靈長類基因組，從而構建精確的系統發育關系。“我們把宏觀進化生物學與微觀分子生物學的中心法則相結合，來挖掘寒冷事件驅動社群聚集背后的遺傳學機制。”齊曉光說。

金絲猴家庭照（歐陽冠來供圖）

通過比較基因組學的方法，結合系統發育分析檢測的結果顯示，歷史上的寒冷事件促進了亞洲葉猴的能量代謝和神經-激素調節相關基因受到正選擇，演化出了更加有效的腦、神經-激素調控網絡，其中在奇鼻猴類群中與催產素、多巴胺遞質系統有關的基因改變格外引人注目：其類群的社會呈現兩步式的逐步聚合模式，從祖先的“一夫多妻”到形成具有分離-聚合特征的類重層社會，再演化出“家庭”長期生活在一起的大型重層社會。

“在哺乳動物中，催產素和多巴胺具有強化母親與幼兒之間的紐帶的作用。寒冷效應引發它們的適應性變化，強化了母嬰間的紐帶，延長了寒冷地區奇鼻猴的親本撫育。同時，個體間的友好行為也得到促進，進而推動了單家庭群向重層社會的聚集。”齊曉光介紹。這一結果還得到了細胞功能實驗和行為學實驗的驗證。

神經-激素調節的適應性變化增強社會親和力

“比如我們秦嶺金絲猴，它們所處的地方氣候寒冷，食物匱乏，就會有更多的抱團取暖、互相理毛的行為。這樣的神經調節機制，也間接增加了個體的友好行為以及容忍度，從而促進了家庭群向重層社會的聚集。”齊曉光說。

此項研究整合了動物行為學、生態學、地質學、比較基因組學等多學科手段，完整揭示了亞洲葉猴復雜社會系統演化的過程、動力和遺傳基礎。而其更大的意義在于“行為-生態-基因組”的全新研究范式建立，這對理解包括人類在內的靈長類社會行為起源演化機制提供了新思路，也為動物行為學領域的發展開辟了新方向。

正如《科學》雜志審稿人評價：“作者通過多學科交叉的方法，完整回溯了亞洲葉猴的社會演化歷史，并對其生態成因和遺傳基礎進行綜合解析，這在靈長類和脊椎動物的研究中都是前所未有的，為社會演化領域開辟了一條新大道。”

堅守初心

“喜歡它就想要保護它”

能讓這么漂亮的秦嶺金絲猴登上《科學》封面讓全世界看到，是齊曉光多年來最大的心愿。“源于喜愛，只是想要去探索動物的奧秘。這可能也是知識分子的一種本分吧。”他說。

他不僅是勇敢的冒險家，更是堅定的追求者。

1999年，齊曉光加入了西北大學金絲猴研究團隊，師從李保國教授，成為秦嶺金絲猴野外研究的開拓者之一。幸運的是，他將自己熱愛的興趣與事業完美結合。

“我第一次看到金絲猴是在大一寒假，獨自徒步12個小時后，終于在秦嶺山的深處看到了它們。‘嘩’的一聲它們從我頭頂蹦過，我被驚呆了，淺黃色的毛發，淡藍色的皮膚，純凈的眼睛……它們太美好了。”這是齊曉光初次見到金絲猴的場景。“喜歡它就會想要保護它。”這就是他堅持研究金絲猴二十余年的初心。

早年，齊曉光每年在秦嶺金絲猴基地都會待六七個月，風餐露宿，穿越險峻山脈，與自然界的秘密進行一場場激動人心的對話。無數個日夜，細心觀察金絲猴每一個細微的動作，不遺余力地收集數據，分析研究結果，以期能夠解開這個生物寶庫的奧秘。也正是常年駐守野外基地，讓他們探索出適用于山地靈長類行為學研究的一整套方法，為后續長期研究的開展奠定了關鍵的基礎。

“也許這就是多巴胺的激勵機制，找到成就感，就會感到自信，一旦獲得了正向反饋，你就會對這個東西越來越有興趣。”齊曉光笑著說。

“以往對靈長類社會系統的演化機制研究，一直停留在純宏觀水平，缺乏對分子機制的深入探究。正是由于缺少合適的研究模板及全基因組數據，其具體演化機制尤其是遺傳基礎一直沒有大的突破。”在請教很多動物領域專家無果后，齊曉光和團隊專家們便開始了孤獨的嘗試。一遍遍試錯、一次次推翻重組，“就像拼圖一樣，但是在拼這幅圖的時候，我們并不知道這幅拼圖究竟是什么樣子。”與武進偉、趙蘭兩個博士后在一起探索和互相鼓勵的時光，令齊曉光十分難忘。

最終，他們終于在微觀分子生物學中找到了突破這個瓶頸的線索。但擺在面前的卻是一個極其龐大繁瑣的新領域。“面對一個完全不熟悉的領域，盡管很痛苦，但還是想要去嘗試突破。這種感覺就像把博士讀了一遍又一遍。”齊曉光說。

興趣使然，跳出舒適圈，齊曉光沒有絲毫猶豫，帶著團隊成員冥行擿埴。談及此次研究的啟示，趙蘭說：“人為設置的學科分類使得我們只能看到一個側面，但是生物演化本身不會因為人為設置的這些分類而存在必然，這是一次逼迫我們不得不用綜合的眼光去看待演化進程的很好實踐。”

在西北大學的校園，齊曉光也常常與研究5億年前寒武紀生命大爆發的舒德干院士團隊師生交流，盡管他們研究的時期跨越上億年，但涉及行為、生態、地質、化石、遺傳等多個維度，只要有所交集，就會令他產生興趣。

走進齊曉光的辦公室，辦公桌正對著的大門上方，掛著一幅他在秦嶺拍攝的金絲猴照片。擁有金色柔軟毛發的金絲猴坐在樹干上遙望遠方，短短幾米，這可能就是齊曉光與他“初心”的“最佳距離”。

“未來，我們將繼續深化以亞洲葉猴為代表的靈長類社會系統演化機制研究，繼而探索人類早期社會的起源與變遷。”齊曉光滿懷期待。

來源：西北大學丨編輯：千樹丨審核：韓東辰丨部分圖片來自網絡 轉載請注明出處

(責編：程雨萌）

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