长颈鹿天生“血压高”

科学家已经证实，70组基因可以解释长颈鹿的独特性:不仅是它的高度，还有它如何将血液输送到大脑。

宾夕法尼亚大学的生物学教授道格拉斯·卡文指出:“进化让长颈鹿越长越高。为了能够跑得更快，并有强大的心血管功能，长颈鹿的身体也做了必要的改变。如果达尔文没有解决长颈鹿在19世纪的进化起源，这一切仍然是个谜。”

马赛长颈鹿:年轻VS成年

例如，为了保证大脑的血液供应，长颈鹿的心脏需要将血液泵入两米多高的大脑。这可能是因为长颈鹿的心脏有很大的左心室，而且长颈鹿的血压是其他哺乳动物的两倍，这使得这项壮举成为可能。

“我们希望通过公布长颈鹿基因组及其生物学特征的原因，能够引起人们对长颈鹿数量急剧减少的关注。”卡尔文说:“在过去的15年里，当大多数人关注濒危大象时，由于非法狩猎和栖息地破坏，长颈鹿的数量减少了40%。按照这个速度，到本世纪末，野生长颈鹿的数量将少于10，000头。长颈鹿的一些亚种已经濒临灭绝。”

卡尔文和长颈鹿在一起

对比:长颈鹿和霍加

为了证明长颈鹿有一个骄傲的长脖子，并且因为基因变异可以跑60公里，坦桑尼亚纳尔逊·曼德拉非洲科学技术研究所的卡尔文和莫里斯·阿加比将长颈鹿和奥卡皮的基因序列与40多种其他哺乳动物进行了比较，包括牛、羊、山羊、骆驼和人类。

霍加皮

“奥卡皮和长颈鹿的基因序列非常相似。他们在1100万到1200万年前是同一个祖先，这在生物进化过程中并不是很长时间。”卡尔文说，“虽然从进化的角度来看，它们的关系相对来说很亲密，但奥卡皮看起来更像斑马，没有长颈鹿那么高的身高和强大的心血管系统。”

"因此，我们可以通过比较奥卡皮的基因序列来鉴别长颈鹿的独特遗传变异."

通过对长颈鹿和奥卡皮的基因组序列进行一系列对比实验，科学家发现70多组基因显示出对环境的各种适应性信号。这些基因中有一半以上编码特定的蛋白质，这些蛋白质负责调节骨骼、心血管系统、神经系统发育和生理过程。据推测，这些基因对长颈鹿独特的生物学特征的出现至关重要。

在长颈鹿的这些突变基因中，许多负责调节心血管系统发育或控制血压的基因表现出对环境的各种适应性特征。这些基因中的一些不仅能控制心血管发育，还能调节骨骼发育，这表明长颈鹿高大强壮的心血管系统可能是由少量基因变化引起的。

长颈长腿

科学家还发现了长颈鹿长颈和长腿进化的遗传线索。有趣的是，组成长颈鹿脖子的骨头数量与人类和其他哺乳动物的数量相同。

“为了长高，长颈鹿的颈部和腿部骨骼在进化过程中变得越来越长，”卡尔文说。“这至少需要两个基因，一个基因负责确定骨骼的生长位置，另一个基因负责刺激骨骼持续生长。”

坦桑尼亚恩戈罗恩戈罗自然保护区的成年雌性长颈鹿

在这70组差异很大的长颈鹿基因中，科学家已经确定长颈鹿基因具有上述两种功能。他们在《自然通讯》上公布了研究结果的细节。

卡尔文还说:“最令人兴奋的是FGFRL1基因，它含有一组长颈鹿独有的氨基酸取代基。这些氨基酸取代基位于结合成纤维细胞生长因子的蛋白质中。这种蛋白质作为一种调节剂，调节包括胚胎发育在内的许多生理过程。

这种成纤维细胞生长因子在控制生长和发育中非常重要。它不仅控制长颈鹿的早期胚胎发育，还控制骨头在出生后是否能长得更长。对人类和老鼠来说，一些骨骼和心血管缺陷与这种基因突变有关。

科学家已经证实四组同源基因与身体结构的发育有关。这个基因可以控制脊柱和腿的生长位置。卡尔文推测“长颈鹿的脖子和腿如此之长可能是由于同源基因的变异，而FGFRL1基因可能为进化提供了基础。”

阿加比首先注意到长颈鹿和奥卡皮有一套基因来调节它们的新陈代谢和生长。其中一个基因编码一个叶酸受体，从而确保生物体正常生长发育过程中维生素B的含量。

科学家发现长颈鹿的其他代谢基因也发生了显著的变化。这些基因参与脂肪酸的代谢，脂肪酸是由摄入的植物发酵产生的。植物摄入是长颈鹿的主要能量来源，这与反刍动物如牛和山羊是一样的。长颈鹿有自己独特的饮食特征:它们喜欢吃金合欢叶和心皮，它们有营养，但对其他动物有毒。科学家推测，长颈鹿体内负责金合欢叶代谢的基因可能是为了避免这种毒性而进化的。

蝌蚪君编译自未来，译者严焰，转载必须授权