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长颈鹿的脖子为什么这么长?

2016-05-20   标签:长颈鹿    来源:gizmodo.com
体格雄伟的长颈鹿只需要少数基因突变即可拥有它那长脖子和腿。
Genetic Clues Reveal How Giraffes Got Their Long Necks

有史以来第一次,科学家们给世界上最高的陆地动物长颈鹿做了基因测序。令人惊讶的是,这种体格雄伟的生物只需要少数基因突变即可拥有它那长脖子和腿。

长颈鹿的脖子为什么要这么长?

千百年来,长颈鹿的长脖子和优雅的步伐一直吸引着人们的注意。但长颈鹿除了高(其高度能达到6米)之外,还很擅长奔跑,它们的奔跑速度能达到60公里每小时。它们还需要将血液泵至7米高的地方以便给它们的大脑提供足够的氧气。为了达到这一目的,长颈鹿进化出了一个相当大的左心室,它们的血压大约是其它哺乳动物的两倍。它们还能够消化金合欢的叶子和心皮,这些高营养食物对于其它动物而言有毒。

长颈鹿拥有长脖子的原因显而易见,生物学家Jean-Baptiste Lamarck曾提出长颈鹿进化出长脖子是为了吃到高处的食物,他的说法几乎是对的。达尔文也表示长颈鹿的脖子是自然选择的结果,只有长脖子的动物才能吃到高处的食物并生存下来。

但科学家们并不了解长颈鹿长脖子背后的具体生物学知识,比如从基因的角度来看长颈鹿为什么会有这么长的脖子。长颈鹿的近亲霍加狓外表看起来更像是斑马而不是它们那细长的亲属,它们之间看起来根本不像亲戚。

为了了解长颈鹿的基因组成,描绘出更清晰的长颈鹿进化史,宾夕法尼亚州立大学的科学家们给长颈鹿和霍加狓做了基因测序,其结果被发表在自然通讯期刊上。

为了找到控制长颈鹿独有特征的基因,Douglas Cavener和Morris Agaba带领着团队比较了长颈鹿、霍加狓和40多种其它动物(包括牛、绵羊、山羊、骆驼和人类等)的基因编码序列。虽然长颈鹿的外表很特殊,但研究人员们最终只发现70个负责长颈鹿独特外表的基因。

上文曾提到长颈鹿和霍加狓的基因序列非常相似。这两个物种是近亲,大约在1100万至1200万年前,它们从一个共同的祖先分化而来。虽然如今除了头和蹄之外,它们看起来一点也不像,但其实在基因上它们之间的区别很小。研究人员们通过研究霍加狓的基因,得以筛选出让长颈鹿成为长颈鹿的基因。

研究人员们给肯尼亚马赛马拉保护区和美国纳什维尔动物园的两只雌性马赛长颈鹿做了基因测序。在研究人员们已经辨别出的70个基因中,超过一半基因可编码负责调节长颈鹿骨骼、心血管和神经系统发育的蛋白质。有趣的是,其中不少基因展示出了多个适应迹象,这意味着它们带来的好处或者控制的性状不止一个。比如某些基因可以同时控制心血管和骨骼的发育。研究人员们推测长颈鹿的身材和它们的“涡轮增压”心血管系统通过少数基因的改变同时演化出来。


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