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近日,來自美國和坦桑尼亞的研究者完成了一項艱巨的任務(wù),他們解析了長頸鹿和其親屬—霍加皮鹿的基因組信息,相關(guān)研究刊登于Nature Communications雜志上,該研究或可幫助揭示長頸鹿如何進化出長脖子和長腿;文章中,研究人員對來自肯尼亞馬賽馬拉國家保護區(qū)(Masai Mara National Reserve)的兩只馬賽長頸鹿(Giraffa camelopardalis tippelskirchi)以及來自佛羅里達的白橡樹保護中心的霍加皮鹿機體的遺傳物質(zhì)進行分析。
來自加利福尼亞大學的研究者David Haussler說道,這項研究充分展示了比較基因組學技術(shù)的力量,該技術(shù)可以將星球上動物物種的進化同一些分子事件相起來,而這些分子事件則支持著星球上多樣性生命的起源。
長期觀點
隨著地球上zui高動物的誕生,長頸鹿就以zui高可以達到6米奪得zui高動物的稱號,其脖子伸長可以達到2米;為了防止低下頭喝水的時候“昏倒”,長頸鹿會在其心臟中發(fā)育產(chǎn)生一種倒抽機制,該機制可以維持長頸鹿的血壓高于人類2.5倍,為了保持平衡以及達到每小時60公里的奔跑速度,長頸鹿就必須擁有傾斜的長腿以及較短的軀體,然而霍加皮鹿就像斑馬一樣,缺少這些特殊的軀體結(jié)構(gòu)。
來自賓州州立大學的研究人員Douglas Cavener表示,此前遺傳學研究表明,霍加皮鹿和長頸鹿大約由1600萬年前的共同祖先分化形成,但研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),這兩個物種是從1150萬年前開始分化形成的。為了鑒別出和長頸鹿特殊結(jié)構(gòu)相關(guān)的遺傳改變,研究者Cavener及其同事將長頸鹿的基因組編碼基因序列同霍加皮鹿的相關(guān)序列進行對比,隨后又同40種其它哺乳動物進行了對比,包括綿陽、母牛以及人類。
一個夸張的故事
科學家們在長頸鹿的基因組中發(fā)現(xiàn)了大約70個基因表現(xiàn)出了一定的適應(yīng)性,而這在其它哺乳動物中并未發(fā)現(xiàn),其中三分之二的基因編碼的蛋白產(chǎn)物都和調(diào)節(jié)長頸鹿發(fā)育的不同方面以及生理學表現(xiàn)相關(guān),尤其是在骨骼和心血管系統(tǒng)方面;比如說,其中四個基因?qū)儆谕春谢?,這四個基因同長頸鹿的脊柱和腿的發(fā)育直接相關(guān)。
研究者Cavener表示,長頸鹿機體中的這些基因在人類機體中都存在,而使長頸鹿變得*之處在于這些基因發(fā)生了微小的修飾;其中就包括一些參與調(diào)節(jié)骨骼和心血管系統(tǒng)發(fā)育的特殊基因,而這也就表明,這一小部分基因的突變可以幫助驅(qū)動長頸鹿的適應(yīng)性改變,比如長脖子以及渦輪增壓式的心血管系統(tǒng)。
本文研究中,研究人員鑒別出了和長頸鹿適應(yīng)性相關(guān)的特殊基因,但研究者并沒有證明這些基因在動物進化過程中的角色,下一步研究者計劃利用基因編輯技術(shù)在小鼠機體中引入脊柱和腿部相關(guān)的基因突變來檢測這些基因和動物進化的關(guān)系,zui終研究者或許就可以制造出“長頸老鼠”。
生態(tài)學家Derek Lee也從本文研究看到了一些希望,他希望科學家們可以更多地關(guān)注長頸鹿的困境,在非洲的薩瓦娜叢林中,長頸鹿已經(jīng)開始成為獅子和土狼的獵物,在過去15年里,由于棲息地的缺失以及非法的捕獵,長頸鹿的數(shù)量急劇下降了40%,目前在非洲大陸僅存大約8萬只長頸鹿。野外環(huán)境中長頸鹿數(shù)量的急劇下降,如今我們才剛剛開始對長頸鹿的基因代碼進行研究,而如果我們失去了這種動物那么將會是莫大的悲劇。
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