研究人员报告了大约500万个标本覆盖约100,000种动物的线粒体DNA研究后对进化的重要新见解。

从纽约洛克菲勒大学和瑞士巴塞尔大学Biozentrum的研究人员那里获取世界快速发展的基因数据库中的“大数据”洞察并回顾进化理论中的大量文献，今天在该期刊上发表了几个结论人类进化。其中：

在遗传多样性方面，地球上76亿人类在动物王国中并不特别。这个星球上任何两个人之间线粒体序列的微小平均遗传差异与世界上一对麻雀，鸽子或知更鸟之间的平均遗传差异大致相同。物种(包括人类)中的典型差异是构成DNA序列的“字母”中的0.1%或1 / 1,000。

遗传变异 - 同一物种的两个个体之间线粒体DNA的平均差异 - 不随种群大小而增加。然而，由于进化是无情的，缺乏遗传变异提供了对物种出现及其维持的时间的见解。

大量证据支持这样的假设：大多数物种，无论是鸟类，飞蛾还是鱼类，如现代人类，最近出现并且没有时间养成大量的遗传多样性。今天人类中0.1%的平均遗传多样性对应于现代人类在10万到20万年前作为一个独特物种的分歧 - 在进化方面不是很长。今天地球上90%以上的物种也是如此。

从遗传角度来看，世界“并不是一个模糊的地方”。每个物种都有自己特定的线粒体序列，同一物种的其他成员相同或紧密相似。研究表明，物种是“序列空间中的岛屿”，很少有中间的“垫脚石”在进化过程中幸存下来。

来自越来越多的线粒体DNA的第一个“大数据”见解

“DNA条形码”是一种快速，简单的技术，可通过来自生物体特定区域的短DNA序列可靠地鉴定物种。对于动物，优选的条形码区域位于线粒体 - 细胞器中，为所有动物的生命提供动力。

新研究“线粒体为什么要定义物种?”很大程度上依赖于来自超过100,000种动物物种的500多万个线粒体条形码的积累，这些物种由过去15年来由全球科学家在由美国国家生物技术信息中心维护的开放式GenBank数据库中组装。

研究人员对该系列进行了新的研究，以检验动物物种中从大黄蜂到鸟类的遗传差异范围，并揭示了大多数动物物种中令人惊讶的微小遗传变异，以及特定物种与其他物种之间非常明显的遗传差异。

“如果火星降落在地球上，并会见了鸽子的羊群和人类的人群中，一个似乎并不比根据线粒体DNA的基本措施的其他更加多样化，”杰西·奥苏贝尔，人类环境项目主任说：在洛克菲勒大学，该研究由瑞士巴塞尔大学的高级研究助理Mark Stoeckle和研究助理David Thaler领导。

“在人类非常重视个人和群体差异的时候，也许我们应该花更多的时间在我们彼此相似的方式以及动物王国的其他部分。”

Stoeckle博士说：“文化，生活经历和其他东西可以让人与众不同，但在基础生物学方面，我们就像鸟类一样。”

“通过确定动物王国物种内的遗传多样性，最近才有可能通过数量迅速增加的DNA序列实现，我们已经证明了人类例外论的缺失。”

说。Thaler博士：“我们的方法将来自整个动物界的广泛但不深入的DNA条形码与现代人类和其他一些物种的整个线粒体基因组的更详细的序列信息相结合。我们分析了数千条DNA条形码序列现代人类与其他动物物种的方式相同。“

“有人可能认为，由于人口数量多，地理分布广，人类可能比其他动物物种带来更大的遗传多样性，”他补充道。“至少对于线粒体DNA，人类在遗传多样性方面的表现低至平均水平。”

Thaler博士说：“专家们解释了活体人类中较低的遗传变异，这是由于我们最近从一个小群体扩展而来的，其中一个母亲的序列成为所有现代人类线粒体序列的祖先。”

“我们的论文强化了这样的论点，即现代人类线粒体DNA的低变异也解释了超过90%的活体动物物种中发现的相似的低变异 - 我们都可能是由类似的过程引起的，而且大多数动物物种都很年轻。”

遗传变异不随人口增加而增加

研究结果代表了在教科书中发现的预测，并且基于进化的数学模型，一个物种的种群越多，人们期望找到的遗传变异就越大。

“遗传多样性与人口规模有关吗?”斯托克勒博士问道。“答案是否定的。来自世界各地的76亿人或5亿只麻雀或10万只鹬的线粒体多样性大致相同。”

然而，该论文指出，进化是无情的，物种总是在变化，因此，给定物种内的变异程度提供了很久以前它明显出现的线索 - 换句话说，物种越老越大其成员之间的平均遗传变异。

进化瓶颈：一个物种的新的开始

虽然小行星和冰河时代在进化史上发挥了重要作用，但科学家们推测，另一个伟大的驱动因素可能是微生物世界，特别是病毒，它会定期剔除人口，只留下能够在致命挑战中生存的人。

Thaler博士说：“生命是脆弱的，容易受到冰河时代和其他形式的环境变化，感染，捕食，来自其他物种和有限资源的竞争以及这些力量之间相互作用的人口减少的影响。”Thaler博士补充说：“许多物种的类似序列变异表明，在相似的时间尺度上，所有动物的生命经历了生长和停滞或接近灭绝的脉冲。”

“学者们之前曾经说过，99%的所有动物物种现在已经灭绝。我们的工作表明，今天活着的大多数动物都像人类一样，祖先的后代从小群体中出现，可能在最后一次灭绝事件中几十万年。“

'序列空间中的岛屿'

奥苏贝尔先生说，这项研究的另一个有趣的见解是，“在遗传上，世界并不是一个模糊的地方。很难找到'中间体' - 物种之间的进化踩踏石。中间体消失了。”

Thaler博士指出：“达尔文努力理解缺乏中间体，他的问题仍然富有成效。”

“这项研究是一种新的方式，表明物种是'序列空间中的岛屿'。每个物种都有自己狭隘，非常具体的共识序列，就像我们的电话系统有简短，独特的数字代码来区分城市和国家。“

Thaler博士补充说：“如果个体是恒星，那么物种就是星系。它们是空旷序列空间中的紧凑星团。”

研究人员表示，对于古代原始人的骨骼或牙齿，如法国南部或西班牙北部的原始人类，科学家们可能会进一步了解人类物种的进化速度。

Stoeckle博士说：“如果在接下来的几年中体质人类学家和其他人能够比较过去50万年来原始人类的线粒体DNA，那将是非常令人兴奋的。”