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高个子的麻烦:长颈鹿和它们的基论理三级因

生物 2021-12-05 00:03:21

哥本哈根大学 长颈鹿通常非常警觉,利用它们的身高优势,用它们出色的视力扫描地平线

信用:莫根斯·特罗勒 长颈鹿是一种真正令人困惑的动物

凭借其独特的解剖结构和进化适应性,长颈鹿是动物进化和生理学的杰出代表

现在,来自哥本哈根大学和中国西北工业大学的一个国际研究小组已经从长颈鹿身上提取出了高质量的基因组,并研究了哪些基因可能是长颈鹿独特的生物学特征的原因

长颈鹿非凡的身材导致了一长串生理上的共同适应

例如,长颈鹿的血压是人类和大多数其他哺乳动物血压的两倍,这样就可以给高高的头部提供稳定的血液供应

长颈鹿如何避免高血压通常的副作用,如对心血管系统的严重损害或中风? 研究小组发现了一种特殊的基因——fgfrl 1——与其他动物相比,长颈鹿的这种基因发生了很多变化

利用复杂的基因编辑技术,他们将长颈鹿特异性FGFRL1突变引入实验室小鼠

有趣的是,长颈鹿类型的老鼠在两个重要方面不同于正常老鼠:当用增加血压的药物治疗时,它们遭受较少的心血管和器官损伤,并且它们的骨骼变得更加紧凑和密集

这项研究的主要作者之一、哥本哈根大学生物系的拉斯穆斯·海勒说:“这两种变化都与长颈鹿独特的生理特征直接相关——尽管长颈鹿比其他任何哺乳动物长得都快,但它能应对高血压,保持骨骼紧凑和强壮,从而形成细长的脖子和腿。”

长颈鹿睡不着觉 虽然对(一些)人类来说,跳下床可能是一件轻松优雅的事情,但对长颈鹿来说绝对不是这样

仅仅站起来是一个漫长而笨拙的过程,更不用说站起来逃离凶猛的捕食者了

因此,长颈鹿已经进化成比大多数其他哺乳动物花更少的时间睡觉

拉斯穆斯·海勒详细阐述道:“我们发现,长颈鹿体内调节昼夜节律和睡眠的关键基因受到了强有力的选择,这可能使长颈鹿的睡眠-觉醒周期比其他哺乳动物更加中断

" 拉斯姆斯继续说,与其他动物的研究一致,进化的权衡似乎也决定了它们的感官知觉,“长颈鹿通常非常警觉,利用它们的身高优势,用它们出色的视力扫描地平线

相反,他们失去了许多与嗅觉相关的基因,这可能与地面水平相比,在5米处气味被彻底稀释有关

" 进化机制的模型——甚至可能是人类医学? 这些发现为进化的基本模式提供了见解

强烈选择的FGFRL1基因的双重效应与一个基因可以影响表型的几个不同方面的现象是相容的,这种现象被称为进化多效性

多效性对于解释异常大的表型变化特别相关,因为这种变化通常需要在短进化时间内改变一系列性状

因此,多效性可以为一个谜题提供一个解决方案,即进化如何实现许多相互依存的变化,以形成像长颈鹿这样极端的动物

此外,该发现甚至将FGFRL1确定为人类心血管疾病研究的可能目标

“这些结果表明,动物是有趣的模型,不仅能理解进化的基本原理,还能帮助我们理解哪些基因会影响我们真正感兴趣的一些表型——比如那些与疾病相关的表型

然而,值得指出的是,遗传变异在不同物种中不一定具有相同的表型效应,而且表型受编码区变异之外的许多其他因素的影响,”该项研究的另一位主要作者、西北工业大学的邱强说

研究结果刚刚发表在科学杂志《科学进步》上

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