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“谁谓尔无羊？三百维群”，《诗经・小雅・无羊》中，生动描写了3000多年前羊群繁盛的情景。羊是被人类最早驯化的家畜之一，与人类的密切关系可以追溯到1万多年前。
延安市安塞区沿河湾镇崖尧沟湖羊示范基地的湖羊。
在漫长的驯化过程中，羊的基因发生了哪些改变，使得它们可以不断适应环境而生存？以羊为代表的反刍动物又是如何起源和进化的？科学家在这一领域的探索，取得了哪些成果？
7月6日，记者采访了西北农林科技大学动科学院反刍动物遗传与进化研究中心主任、动物遗传学专家姜雨教授。今年37岁的姜雨，曾参与完成了世界上首次对绵羊、山羊基因组的测序、组装及分析工作，并设计出适用于中国绵羊群体和山羊群体的基因芯片，为开展羊的遗传学研究及分子育种提供了基本工具。
姜雨教授在高性能计算平台介绍科研情况。
揭开羊的驯化秘密
2009年开始，姜雨参与到了国际合作项目——绵羊和山羊参考基因组组装计划。经过5年的分析研究，团队首次完成了对绵羊、山羊基因组的测序、组装及分析工作，并预测出一系列可能与反刍动物各种性状相关的功能基因。
“可是野生山羊和家养山羊之间有数百万个不同等位基因频率的变异。即使参考基因组做出来了，我们也不知道在从野生到家养的转变过程中，关键的基因组变异是什么，其对应的关键功能变化又是什么。这个问题驱使我们去获取和分析更多的数据。”姜雨介绍。
2013年，姜雨从澳大利亚留学归国后，来到西北农林科技大学，踏上了继续寻找关键基因的漫漫征途。采集、对比、实验、分析、求证……这是一项系统庞大、程序繁杂的研究工程。在海量数据中，羊的驯化秘密也被一点点揭开。
团队通过对世界各地的家养山羊、野生山羊，56个山羊化石及6个其他野羊物种进行基因组测序发现，山羊在驯化过程中最重要的基因改变不是角型基因，而是抗病基因和神经行为有关基因。“考虑到山羊在被驯化初期，其从自由活动的野生环境向群体密度高、粪便污染严重的人为环境急剧转变过程中，会遇到多种传染性疾病。研究人员这时才觉得，比起容易发现的形态学改变，抗病能力增强应该是更重要的驯化改变。”姜雨介绍。
进一步研究发现，一个叫MUC6的基因在羊的驯化过程中特别重要，该基因编码了胃肠道分泌的黏蛋白，会提高羊群的胃肠道抗寄生虫能力。令人惊讶的是，该基因来自其他野羊种，并在七千年到六千年前迅速传播至60%以上的家养山羊，最终在全世界家羊中固定下来。“以史前人类的交流和育种速度看，这样的传播速度快得令人难以想象，这也证明了人们对获取具有抗病基因的健康动物的极度渴望。”姜雨说。
2020年5月20日，《科学进展》杂志以封面论文报道了“山羊驯化基因的起源”的研究成果，揭示了山羊“强壮”的根源源于通过杂交获得其他物种的MUC6基因，该基因与其他驯化基因一起，帮助山羊最早被成功驯化并广泛传播于世界各地。
这些成果让姜雨和他的团队跑在了这一领域基础研究的前沿。
从基础到应用
在姜雨看来，科学家的研究不只是为了满足好奇心的探索，更是为了着眼未来，为产业发展提供科学支撑。
“人类用数十亿只山羊，历经万年，做了一个适者生存的实验，这是人类了解哺乳动物如何抵御疾病和改变神经行为的宝贵财富。”姜雨表示，“我们还将通过实验和多种组学数据分析，深入了解数百个具有不同形态特征、生产性状、抗病性和环境适应性的山羊品种，从而为开展适应未来产业发展的动物分子育种工作打下坚实的基础。”
“中国是绵羊和山羊饲养及羊肉消费大国，对其研究有助于培育出更优秀的新品种。科学研究与产业发展是相辅相成的，我们希望研究能为我国羊产业的发展作出贡献，同时，产业的发展也会为研究的进一步开展提供更广阔的舞台。”姜雨表示。
对一名从事基础研究的青年科学家而言，这样的认识恰恰来自对科研的执着和深入思考。
姜雨坦言，开始从事研究工作时，他也认为，科研就是在实验室里解决那些悬而未决、高高在上的科学难题，然后发出高质量论文。至于实际应用中的问题，自然有产业技术人员去解决。
2013年，姜雨从澳大利亚联邦科学院家畜研究所博士后出站后，选择来到西北农林科技大学。“我是研究羊的，西北农林科技大学集中了全国最顶尖的关于羊方面的专家、团队，我没有多想就来到了这里。”姜雨说。
回国后，他才发现国内畜禽研究缺乏分子育种工具和数据库，表型数据收集刚刚起步，给羊的遗传育种研究和产业化带来了困难。“动物育种要对其各个性状进行很好的记录和几十年如一日的数据分析及持续选育，这是一个高度复杂的系统。”姜雨介绍，“就反刍类动物育种而言，我国科研人员在基础领域的研究水平并不比国外差，但长期积累的有效数据不够，经费投入不足、设备落后、人才匮乏等诸多因素，导致我国生产中使用的现代化肉羊和奶羊品种都还是国外进口的。”
与此同时，作为一所产学研紧密结合的大学，西北农林科技大学非常注重从实际需要出发，解决产业发展中的问题。在这个过程中，姜雨对羊产业的发展有了深入的理解，开始思考如何让研究成果应用在畜牧行业的发展上，真正支撑产业的发展。
点亮未来之路
这段时间，姜雨团队正在加快液态基因芯片的研发设计。“液态基因芯片采用试剂溶液的形式，由国内厂家生产。为了不影响科研，尽量不被‘卡脖子’，或者少被‘卡脖子’，我们唯有加快攻关。”他说。
芯片之痛唯有身处其中才能切身体会。事实上，几年前，在构建参考基因组和研究群体遗传结构的基础上，姜雨团队已经设计和定制了适用于中国绵羊群体和山羊群体的基因芯片，为进一步开展科学研究和羊的全基因组选择育种提供了基本工具。“之前，这种芯片全部被国外垄断，国内开展相关科研只能购买，一块1200元。现在这种芯片一块只有660元！而未来我们要把价格降到100元，到那时所有种羊才能都用得起。”姜雨介绍。
然而，光有基因芯片还很不够。姜雨希望团队能真正发挥基础研究的优势，不仅解决目前羊产业发展中的共性问题，更重要的是面向未来产业发展，用科技支撑产业转型升级，使中国的羊产业真正走向产业价值链的最顶端。
“在反刍类家畜研究中，我国在基础领域不比国外差，但是在应用领域的全产业链研究落后于国外，从而导致我国牛羊产业的整体实力和全球竞争力明显不足。”姜雨介绍。
在牛、羊、猪、鸡等重要畜禽中，羊是陕西乃至我国最有希望走向产业价值链顶端的代表。一方面，西方发达国家特别重视牛、猪、鸡的产业发展，从育种到养殖加工已经形成了完善的产业链，早早就完成了从散养到集约化养殖的转变，其产业发展水平远远领先于我们。而在羊领域，国内国外都处在农场散户养殖为主的阶段。
另一方面，由于特殊的国情，羊产业在中国面临着必须转型升级的问题。“比如，在澳、新等国家，地广人稀，羊依然以牧场放养为主。我国的国情决定了，未来我们必须走集约化养殖的路子。我们首先要选育出适合集约养殖的品种，还要解决营养、抗病等一系列问题。这些问题，是我们的特殊需要，没有人会帮我们思考，只有靠我们自己的科学家去一一解决。”他说。
“我们现在要解决的科学技术问题，必须是服务于10年后产业发展需要的（羊的分子育种周期在10年左右），否则科技支撑产业发展就无从谈起。我希望政府能够给予面向产业发展的前瞻性研究多一些支持，也希望我们的科研人员能够打破领域限制，从基础到产业协同创新，共享数据，让中国‘领头羊’早日走向世界！”姜雨呼吁。
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