長頸鹿通常非常警覺，它們(men) 會(hui) 利用其身高優(you) 勢和出色的視力來掃視地平線。 （圖片來源：Mogens Trolle）

長頸鹿是一種令人費解的動物。自身獨特的解剖結構和進化適應性(evolutionary adaptations)使長頸鹿在動物進化和生理學方麵上格外突出。如今，來自哥本哈根大學和中國西北工業(ye) 大學的國際研究團隊從(cong) 長頸鹿中獲得了高質量的基因組(genome)，並探究了哪些基因使長頸鹿具有獨特生物學特征(biological features)。

長頸鹿超凡的身高引發了許多生理共適應(physiological co-adaptations)。為(wei) 了可以為(wei) 高聳的頭部提供穩定的血液，長頸鹿的血壓是人類和大多數其他哺乳動物的兩(liang) 倍。長頸鹿是如何避免嚴(yan) 重心血管損傷(shang) 或中風等常見的高血壓副作用呢？

（圖片來源：Pixabay）

研究團隊發現了一個(ge) 基因——FGFRL1。較於(yu) 其他動物，長頸鹿的該基因有很大的變化。通過先進的基因編輯技術，研究團隊將長頸鹿特有的FGFRL1突變引入實驗室小鼠。有趣的是，與(yu) 正常小鼠相比，長頸鹿型小鼠在兩(liang) 個(ge) 重要方麵有不同：給予升壓藥之後，它們(men) 的心血管和器官受到的傷(shang) 害更少，骨骼也更加致密。

“這兩(liang) 種變化都與(yu) 長頸鹿的獨特生理學特征直接相關(guan) 。雖然它們(men) 長得比其他任何哺乳動物都要快，但它們(men) 可以很好地麵對高血壓帶來的副作用，並保持緊密而結實的骨骼，以形成長脖子和長腿。”該研究的第一作者之一，來自哥本哈根大學生物係的Rasmus Heller說道。

難以入眠的長頸鹿

起床對（某些）人類而言是一件輕鬆而優(you) 雅的事情，但對於(yu) 長頸鹿來說絕對不是這麽(me) 回事。對它們(men) 來說，連站立都是漫長而笨拙的過程，更不用說站起來逃離凶殘的捕食者。因此，與(yu) 大多數其他哺乳動物相比，長頸鹿在睡眠上花費更少的時間。

站在其他動物中的長頸鹿 （圖片來源：Pixabay）

Rasmus Heller解釋道：“我們(men) 發現，長頸鹿的調節晝夜節律(circadian rhythm)和睡眠的關(guan) 鍵基因在進化中是強選擇(strong selection)的。這可能使長頸鹿的睡眠覺醒周期(sleep-wake cycle)比其他哺乳動物更零散、碎片化。”

與(yu) 其他動物的研究結果一致，進化上的權衡似乎也決(jue) 定了長頸鹿的感官知覺(sensory perception)。Rasmus繼續說道：“長頸鹿通常非常警覺，它們(men) 會(hui) 利用其身高優(you) 勢和出色的視力來掃視地平線。相對地，它們(men) 失去了許多與(yu) 嗅覺有關(guan) 的基因，這可能是因為(wei) 氣味在高於(yu) 地麵5米的地方已經被稀釋得差不多了。”

進化機製的模型-甚至人類的解藥？

這些發現提供了對進化的基本模式的見解。對FGFRL1基因強選擇的雙重作用與(yu) 單個(ge) 基因影響多個(ge) 表型(phenotype)的現象兼容，這就是所謂的進化基因多效性(evolutionary pleiotropy)。基因多效性能有效地解釋在較短的演化時間(evolutionary time)內(nei) 表型的一係列特征的變化，因此也可以為(wei) 進化之謎提供解釋，例如長頸鹿是如何演化出如此多的相互依賴的特征。此外，研究結果還認為(wei) FGFRL1是人類心血管疾病研究的可能靶點。

“這些結果表明，動物是有趣的模型，不僅(jin) 促進我們(men) 理解進化的基本原理，還可以幫助我們(men) 了解哪些基因與(yu) 疾病有關(guan) 。但需要注意的是，遺傳(chuan) 變異(genetic variant)不一定在不同物種上具有相同的表型效應，而且除了基因的編碼區(coding region)變異以外表型也會(hui) 受許多其他因素影響。”研究的另一位主要作者西北工業(ye) 大學的邱強說。

結果剛剛發表在科學期刊Science Advances上。

翻譯：蔣澤華

審校：劉宇航

引進來源：哥本哈根大學

引進鏈接：https://phys.org/news/2021-03-tall-giraffes-genes.html


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