從天空落向海洋和極地 科學(xué)家揭示企鵝演化歷程
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光明日?qǐng)?bào)北京7月19日電(記者張蕾)由我國(guó)科學(xué)家領(lǐng)銜的中外聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)重建企鵝的起源與演化過(guò)程,揭示出環(huán)境變化、氣候及地質(zhì)事件對(duì)物種形成的影響,并找到一系列能夠解釋企鵝如何二次適應(yīng)海洋生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵性狀分子基礎(chǔ)。相關(guān)研究成果19日晚發(fā)表在權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》。
據(jù)論文共同第一作者、深圳華大生命科學(xué)研究院的周程冉博士介紹,企鵝擁有高度適應(yīng)海洋環(huán)境及南極等極端環(huán)境的特征,它們大約在6000萬(wàn)年前失去飛行能力,轉(zhuǎn)而具備鳥類中最強(qiáng)的潛泳能力。觀察企鵝的演化歷程,研究它們重返海洋的機(jī)制,探索環(huán)境變化對(duì)其影響,讓研究者有機(jī)會(huì)了解生物適應(yīng)水生環(huán)境及極端環(huán)境的機(jī)制,從而更好地認(rèn)識(shí)和保護(hù)它們。
研究人員收集、構(gòu)建了幾乎所有已知的74種企鵝(包括滅絕物種在內(nèi))數(shù)據(jù),通過(guò)融合基因組學(xué)和古生物學(xué)等手段,綜合比較、分析滅絕物種和現(xiàn)生類群,首次在全球范圍內(nèi)公開所有近代企鵝物種的高質(zhì)量基因組,包括亞種、地方支系以及近期滅絕的物種?!巴ㄟ^(guò)這些數(shù)據(jù),我們有機(jī)會(huì)全面揭示企鵝這一大類群的物種形成和滅絕過(guò)程?,F(xiàn)生企鵝的共同祖先出現(xiàn)在大約1400萬(wàn)年前,之后氣候環(huán)境的變化推動(dòng)了企鵝物種的快速分化,在此過(guò)程中伴隨著復(fù)雜的基因流動(dòng),這些對(duì)現(xiàn)生企鵝的形態(tài)多樣性塑造產(chǎn)生了巨大影響。”論文通訊作者、浙江大學(xué)生命演化研究中心教授張國(guó)捷指出。
傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為熱帶或溫帶生物相對(duì)極地生物擁有更快的演化速率,但研究人員發(fā)現(xiàn)帝企鵝等高緯度企鵝的演化速率比低緯度企鵝更快?!澳蠘O環(huán)境引起的壓力與歷史氣候波動(dòng)等因素共同推動(dòng)企鵝的擴(kuò)散與分化,而且在一定程度上促進(jìn)高緯度物種適應(yīng)極地環(huán)境。”周程冉解釋。此外,研究人員還發(fā)現(xiàn)企鵝適應(yīng)特殊環(huán)境的相關(guān)重要基因受到選擇,例如體溫調(diào)節(jié)、視覺改變、氧結(jié)合等,并發(fā)現(xiàn)血紅蛋白和肌紅蛋白的突變位點(diǎn)使企鵝能更好地利用血氧延長(zhǎng)潛水時(shí)間,而光敏感基因的改變則使企鵝可以看見紫外光等短波長(zhǎng)光,從而具有敏銳的水下視覺。
“隨著大陸板塊運(yùn)動(dòng)和大氣中二氧化碳濃度的變化,在過(guò)去6000多萬(wàn)年的漫長(zhǎng)時(shí)間里,企鵝經(jīng)歷了巨大的環(huán)境變化,尤其是從溫暖的亞熱帶到‘寒冰地獄’的變遷,但是每次環(huán)境劇變后都有企鵝支系脫穎而出并繁榮興盛。”論文作者、中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所研究員張德興認(rèn)為,這說(shuō)明企鵝具有極強(qiáng)的演化適應(yīng)能力,讓人們對(duì)于這些神奇動(dòng)物的未來(lái)感到樂觀。
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