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長(zhǎng)頸鹿是一種令人費(fèi)解的動(dòng)物 。自身獨(dú)特的解剖結(jié)構(gòu)和進(jìn)化適應(yīng)性(evolutionary adaptations)使長(zhǎng)頸鹿在動(dòng)物進(jìn)化和生理學(xué)方面格外突出 。如今，來(lái)自哥本哈根大學(xué)和中國(guó)西北工業(yè)大學(xué)的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)從長(zhǎng)頸鹿中獲得了高質(zhì)量的基因組(genome)，并探究了哪些基因使長(zhǎng)頸鹿具有獨(dú)特生物學(xué)特征(biological features) 。
長(zhǎng)頸鹿通常非常警覺(jué)，它們會(huì)利用其身高優(yōu)勢(shì)和出色的視力來(lái)掃視地平線(xiàn) 。（圖片來(lái)源：Mogens Trolle）
長(zhǎng)頸鹿超凡的身高引發(fā)了許多生理共適應(yīng)(physiological co-adaptations) 。為了可以為高聳的頭部提供穩(wěn)定的血液，長(zhǎng)頸鹿的血壓是人類(lèi)和大多數(shù)其他哺乳動(dòng)物的兩倍 。長(zhǎng)頸鹿是如何避免嚴(yán)重心血管損傷或中風(fēng)等常見(jiàn)的高血壓副作用呢？
（圖片來(lái)源：Pixabay）
研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)基因——FGFRL1 。相較于其他動(dòng)物，長(zhǎng)頸鹿的該基因有很大的變化 。通過(guò)先進(jìn)的基因編輯技術(shù)，研究團(tuán)隊(duì)將長(zhǎng)頸鹿特有的FGFRL1突變引入實(shí)驗(yàn)室小鼠 。有趣的是，與正常小鼠相比，長(zhǎng)頸鹿型小鼠在兩個(gè)重要方面有不同：給予升壓藥之后，它們的心血管和器官受到的傷害更少，骨骼也更加致密 。
“這兩種變化都與長(zhǎng)頸鹿的獨(dú)特生理學(xué)特征直接相關(guān) 。雖然它們長(zhǎng)得比其他任何哺乳動(dòng)物都要快，但它們可以很好地面對(duì)高血壓帶來(lái)的副作用，并保持緊密而結(jié)實(shí)的骨骼，以形成長(zhǎng)脖子和長(zhǎng)腿 。”該研究的第一作者之一、來(lái)自哥本哈根大學(xué)生物系的Rasmus Heller說(shuō)道 。
難以入眠的長(zhǎng)頸鹿
起床對(duì)（某些）人類(lèi)而言是一件輕松而優(yōu)雅的事情，但對(duì)于長(zhǎng)頸鹿來(lái)說(shuō)絕對(duì)不是這么回事 。對(duì)它們來(lái)說(shuō)，連站立都是漫長(zhǎng)而笨拙的過(guò)程，更不用說(shuō)站起來(lái)逃離兇殘的捕食者 。因此，與大多數(shù)其他哺乳動(dòng)物相比，長(zhǎng)頸鹿在睡眠上花費(fèi)更少的時(shí)間 。
站在其他動(dòng)物中的長(zhǎng)頸鹿 （圖片來(lái)源：Pixabay）
Rasmus Heller解釋道：“我們發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)頸鹿的調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律(circadian rhythm)和睡眠的關(guān)鍵基因在進(jìn)化中是強(qiáng)選擇(strong selection)的 。這可能使長(zhǎng)頸鹿的睡眠覺(jué)醒周期(sleep-wake cycle)比其他哺乳動(dòng)物更零散、碎片化 。”
與其他動(dòng)物的研究結(jié)果一致，進(jìn)化上的權(quán)衡似乎也決定了長(zhǎng)頸鹿的感官知覺(jué)(sensory perception) 。Rasmus繼續(xù)說(shuō)道：“長(zhǎng)頸鹿通常非常警覺(jué)，它們會(huì)利用其身高優(yōu)勢(shì)和出色的視力來(lái)掃視地平線(xiàn) 。相對(duì)地，它們失去了許多與嗅覺(jué)有關(guān)的基因，這可能是因?yàn)闅馕对诟哂诘孛?米的地方已經(jīng)被稀釋得差不多了 。”
進(jìn)化機(jī)制的模型-甚至人類(lèi)的解藥？
這些發(fā)現(xiàn)提供了對(duì)進(jìn)化的基本模式的見(jiàn)解 。對(duì)FGFRL1基因強(qiáng)選擇的雙重作用與單個(gè)基因影響多個(gè)表型(phenotype)的現(xiàn)象兼容，這就是所謂的進(jìn)化基因多效性(evolutionary pleiotropy) ?；蚨嘈阅苡行У亟忉屧谳^短的演化時(shí)間(evolutionary time)內(nèi)表型的一系列特征的變化，因此也可以為進(jìn)化之謎提供解釋?zhuān)玳L(zhǎng)頸鹿是如何演化出如此多的相互依賴(lài)的特征 。此外，研究結(jié)果還認(rèn)為FGFRL1是人類(lèi)心血管疾病研究的可能靶點(diǎn) 。
“這些結(jié)果表明，動(dòng)物是有趣的模型，不僅促進(jìn)我們理解進(jìn)化的基本原理，還可以幫助我們了解哪些基因與疾病有關(guān) 。但需要注意的是，遺傳變異(genetic variant)不一定在不同物種上具有相同的表型效應(yīng)，而且除了基因的編碼區(qū)(coding region)變異以外表型也會(huì)受許多其他因素影響 ?！痹撗芯康牧硪晃恢饕髡摺⑽鞅惫I(yè)大學(xué)的邱強(qiáng)說(shuō) 。
該研究結(jié)果發(fā)表在科學(xué)期刊
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