基因組分析揭示為何長頸鹿是“長腿歐巴”

近日，來自美國和坦桑尼亞的研究者完成了一項(xiàng)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(jìn)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(hù)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(dá)的白橡樹保護(hù)中心的霍加皮鹿機(jī)體的遺傳物質(zhì)進(jìn)行分析。

來自加利福尼亞大學(xué)的研究者David Haussler說道，這項(xiàng)研究充分展示了比較基因組學(xué)技術(shù)的力量，該技術(shù)可以將星球上動(dòng)物物種的進(jìn)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(diǎn)

隨著地球上zui高動(dòng)物的誕生，長頸鹿就以zui高可以達(dá)到6米奪得zui高動(dòng)物的稱號，其脖子伸長可以達(dá)到2米；為了防止低下頭喝水的時(shí)候“昏倒”，長頸鹿會(huì)在其心臟中發(fā)育產(chǎn)生一種倒抽機(jī)制，該機(jī)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(dá)到每小時(shí)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(xué)的研究人員Douglas Cavener表示，此前遺傳學(xué)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(gè)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(jìn)行對比，隨后又同40種其它哺乳動(dòng)物進(jìn)行了對比，包括綿陽、母牛以及人類。

一個(gè)夸張的故事

科學(xué)家們在長頸鹿的基因組中發(fā)現(xiàn)了大約70個(gè)基因表現(xiàn)出了一定的適應(yīng)性，而這在其它哺乳動(dòng)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(xué)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(gè)基因?qū)儆谕春谢颍@四個(gè)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(jī)體中的這些基因在人類機(jī)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(dòng)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(dòng)物進(jìn)化過程中的角色，下一步研究者計(jì)劃利用基因編輯技術(shù)在小鼠機(jī)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(dòng)物進(jìn)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(xué)家Derek Lee也從本文研究看到了一些希望，他希望科學(xué)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(jìn)行研究，而如果我們失去了這種動(dòng)物那么將會(huì)是莫大的悲劇。