社會等級存在于許多動物中，包括昆蟲、雞、哺乳動物和靈長類動物。井井有條的社會體系使動物能夠適應各種生態系統。在理解社會等級制度的遺傳學方面，尤其是在昆蟲方面，最近取得了許多成就。然而，哪種遺傳改變導致胎盤哺乳動物的社會等級的產生，以及是否存在調節羊膜動物社會等級的一般遺傳機制尚不清楚。

近期，中科院上海營養與健康研究所計算生物學重點實驗室李海鵬課題組在Cell Research 雜志上發表了題為”Accelerated evolution of an Lhx2enhancer shapes mammalian social hierarchies“的研究論文，開發了一種新的檢測正選擇方法，并揭示了PAS1-Lhx在羊膜動物中建立社會階層的至關重要的作用。

胎盤哺乳動物祖先譜系中具有加速進化的序列（正選擇的標志）可能參與社會等級和胎盤哺乳動物特定性狀的調節。因為現有方法只能檢測保守和假定功能區域上的加速進化，而且這些方法通常只識別出一種人類加速進化序列，因此研究人員開發了一種新的檢測正選擇方法和相應的軟件Kung-Fu Panda (KFP)，可以可靠、準確、快速地篩選整個多基因組比對（包括非保守和保守序列）并查明加速進化區域。

全基因組掃描結果顯示，正選擇作用最顯著的區間位于Lhx2 基因上游的非編碼區，并被命名為胎盤加速序列1（PAS1）。多項證據表明，PAS1是參與大腦發育的轉錄因子基因Lhx2的增強子。分離自各種羊膜動物的PAS1在體外表現出不同的順式調節活性，并在小鼠胚胎的神經系統中不同程度地影響Lhx2的表達。

PAS1基因敲除小鼠（賽業生物構建）缺乏社會等級，因此，PAS1的調節活性對于羊膜動物建立組織良好的社會體系至關重要。PAS1敲入小鼠模型（wPAS1基因敲入小鼠由賽業生物提供）表明，PAS1決定了成年小鼠的社會優勢和從屬地位，并且突變的PAS1甚至可以改變社會地位。所有純合突變小鼠的睡眠行為，運動協調能力和強度均正常。因此，PAS1-Lhx2對于羊膜動物建立組織良好的社會體系至關重要，并且對PAS1進行正選擇在哺乳動物社會等級的發生中起著關鍵作用。

圖1. PAS1基因敲除小鼠（賽業生物構建）缺乏社會等級

總而言之，PAS1與社會等級的關聯為社會等級的遺傳基礎提供了新的見解。這項研究不僅提供了第一個證據，證明了在羊膜動物進化過程中社交行為是如何可操縱的，而且還提供了一種研究基因新功能的進化方法。Lhx2的增強子PAS1調節了羊膜動物的社會等級，而PAS1的加速進化形成了許多胎盤哺乳動物的社會等級。這一研究也從另一個側面表明正選擇理論、遺傳學、發育生物學和神經生物學相結合是非常重要的。

圖2. PAS1與羊膜動物社會等級的關聯

原文檢索：

Wang, Y., Dai, G., Gu, Z. et al. Accelerated evolution of an Lhx2enhancer shapes mammalian social hierarchies. Cell Res (2020). https://doi.org/10.1038/s41422-020-0308-7.