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华盛顿——迄今为止对长毛象进行的最大规模的基因评估,对这种大象表亲——冰河时代的象征——有了新的认识,包括蓬松的毛发、小耳朵、耐寒性、脂肪储存,甚至是干燥的耳垢。
研究人员周五表示,他们已经分析了23只长毛猛犸象的基因组,其中包括16只新测序的基因组,这些基因组是基于西伯利亚永久冻土中保存的遗骸。然后,他们将它们与28头现代亚洲象和非洲象的基因组进行了比较。
斯德哥尔摩古遗传学中心的进化遗传学家David Díez-del-Molino说:“我们的目标是找到所有猛犸象身上都有的突变,而不是任何大象身上的突变,也就是说,长毛象特有的基因适应。”他是这项发表在《当代生物学》杂志上的研究的主要作者。
Díez-del-Molino补充说:“我们发现长毛猛犸象在应对北极寒冷环境的基因中有分子适应性,比如厚毛、脂肪储存和代谢以及热感觉等。”
这些基因组包括70万年前的猛犸象——接近这个物种在西伯利亚草原上的起源时间——以及其他生活在它们历史上较晚时期的猛犸象,从而展示了基因适应是如何进化的。
这个物种出现在地球气候变冷的时期,居住在欧亚大陆北部和北美的部分地区。大多数猛犸象大约在1万年前因冰河时代末期气候变暖而灭绝,科学家们还在争论人类捕猎是否起了作用。4000年前,最后一批白鳍豚在西伯利亚海岸的弗兰格尔岛灭绝了。
继2008年对猛犸象的部分基因组进行测序后,第一个完整的基因组于2015年测序完成。
这项新研究表明,92%的独特突变在物种诞生之初就已经存在,并在某些特征上继续进化。例如,随着时间的推移,猛犸象进化出了越来越蓬松的皮毛和越来越小的耳朵。
“我们70万年前的长毛猛犸象的耳朵可能比上一个冰河时代的猛犸象更大,”古遗传学中心进化遗传学家、研究资深作者洛夫Dalén说。
一种高度进化的基因在实验室小鼠中被“关闭”后,会导致耳朵异常小。长毛猛犸象的体型和现代非洲象差不多,大约13英尺(4米)高,但耳朵要小得多,以防止从较大的耳面流失身体热量。
涉及皮毛类型和生长的几个基因与现代大象不同。在人类中,其中一种与不可梳发综合征有关,这种症状的特征是头发干燥卷曲,无法梳平。对于猛犸象来说,蓬松的毛发和脂肪沉积有助于在寒冷中提供绝缘。
猛犸象的一种基因发生了突变,这种基因在人类身上与干燥的耳垢有关,尽管目前尚不清楚这是如何给它们带来优势的。同样的突变与人类腋下体味的减少有关,尽管这可能并不意味着猛犸象有优雅的香气。
“我非常怀疑猛犸象会汗流浃背。我认为这是人类特有的行为。其他哺乳动物通过其他方式调节体温。所以目前还不清楚猛犸象的嗅觉是否会因为这种基因变异而有所不同,”Dalén说。
这项研究有助于澄清猛犸象毛发颜色的不同深浅——棕色中带点红色。免疫系统相关基因的突变表明该物种在某种程度上适应了严重的病原体爆发。
虽然研究人员没有试图通过克隆来复活猛犸象,但他们的工作可以帮助任何这样的努力。
Dalén表示:“我们展示的数据集可以被视为复活路线图的第一个元素。”“但应该指出的是,前面的路很长,很可能充满了坑洞,在最坏的情况下,会毫无出路。”