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安第斯蜂鸟采取不同的进化路径到高海拔地区

2020-04-20 08:07

《中国科学报》 (2015-03-16 第2版 国际)

科学家们已经发现,多种蜂鸟物种已经通过不同的基因突变适应了安第斯山脉的高海拔生活,但仍然会影响相同的生化途径。这表明虽然分子适应的细节可能在氨基酸和蛋白质水平上不同,但在生物化学途径的水平上存在进化的可预测性。

蜂鸟技能超出人类理解范畴

根据Lim博士的研究结果,这项研究是“安第斯蜂鸟通过不同遗传机制的演化融合在高海拔表型上”的研究结果。她认为这表明存在“进化机制中的可预测性,主要是跨越生物化学途径”,并表明基因之间存在一些功能重叠,这使得适应性如何发展具有灵活性。

本报讯 你见过蜂鸟坠落的情景吗?可能没人见过。这种体形娇小的鸟类是大自然最有天赋的飞行者之一。在利用风洞做出的新实验的基础上,科学家报告称,在大气湍流如此紊乱以至于研究人员甚至不能操纵遥控飞机的情况下,这种动物仍可以保持近乎完美的身体姿态。

研究人员对来自12个物种中的每一个的近1000个基因进行了测序,并确定了正选择的基因和氨基酸位点,并在高海拔或低海拔蜂鸟物种中共享。虽然特定氨基酸位点或特定基因的某些变化在不同物种间共享,但从广义上讲,研究人员发现,与适应高海拔相关的整体生化途径和生物学功能具有更大的相似性。例如,阳性选择的基因通常参与与细胞呼吸,代谢或线粒体生物发生和翻译相关的途径或功能,其他基因参与细胞死亡和免疫功能。

《大众机械》杂志报道称,研究人员认为这种技能相当于一边开越野车,一边写出一个字母的完美草书……而且其重力相当于一个人的体重。这种技能给人的印象如此深刻,研究人员正在为此挠头,试图理解脑容量如此小的一种生物如何获得如此完美的稳定性。

从低海拔地区到高海拔地区的过渡,例如在安第斯山脉,喜马拉雅山脉和青藏高原的海拔高度,都面临着许多挑战。极高的海拔与较冷的温度,增加的紫外线辐射和缺氧有关,在海拔4,000米以上,氧气的含量比海平面低40%。生活在这些海拔高度的生物已经发展出特定的适应性,使他们能够应对这些困难。例如,生活在安第斯山脉和青藏高原的人类的遗传分析揭示了特定基因的变化,使他们能够应对有限的氧气环境。但是,目前尚不清楚这些变化是否在不同物种中是可预测的或人口,或是否有一些灵活性发生变化。在Genome Biology and Evolution(Lim et al.1199)的一篇新文章中,来自石溪大学,新墨西哥大学和瑞士联邦研究所的一组研究人员开始回答这个问题。

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