科普創作

【科普創作】它為什么叫“馴”鹿

錄入:平頂山市科技局  www.yhezu.tw   2019-06-21 09:57:32   人氣:

來源:科學網

作者:李晨 

 
 
馴鹿為什么是人類唯一馴化的鹿?它為什么能適應不分晝夜的北極生活?6月21日,《科學》(Science)雜志發表的一篇論文解答了上述問題。
 
中國農業科學院特產研究所(下稱特產所)特種動物營養與飼養創新團隊聯合西北工業大學、蘇州大學、挪威生命科學大學、中國科學院等,揭示了馴鹿適應北極環境的分子機制。該成果是《科學》同期發表的反芻動物基因組研究計劃3篇論文之一。
 
論文通訊作者、特產所副研究員李志鵬介紹,馴鹿是馴鹿屬唯一物種,主要分布于歐亞大陸、西伯利亞南部和北美大陸的北緯 48º以北的苔原、山地和林區,是北極和亞北極地區大型反芻動物區系的典型代表。我國馴鹿目前主要分布在大興安嶺西北部地區,由鄂溫克族人放養。
 
眾所周知,北極地區的生存環境惡劣,比如冬季氣溫寒冷和食物貧乏。更為顯著的是,北極地區沒有一天24小時的晝夜更替,沒有“日出而作,日落而息”的生活節律。作為目前唯一被馴化的鹿科動物,馴鹿在人類族群文明發展過程中占有重要角色,但其馴順的性格,適應北極極端環境和雌性長角的分子遺傳機制,此前并不清楚。
 
通過深入的比較基因組學和進化基因組分析手段,研究人員分析了馴鹿適應北極和溫順特性的遺傳機制。
 
他們發現,馴鹿的節律通路中的核心調控基因(PER2)發生了特異性突變,導致PER2基因與另一個節律核心基因(CRY)無法結合。這讓馴鹿喪失了晝夜節律分子鐘,從而能適應北極極晝和極夜的環境。
 
 
馴鹿晝夜節律基因和通路的突變
 
通過人工選擇信號分析,他們發現馴鹿維生素D代謝通路中的兩個關鍵基因(POR和CYP27B1)受到了強烈的自然選擇,而且馴鹿這兩個基因所編碼酶的活性比山羊和矮鹿(狍子)高很多,這可能使得馴鹿對鈣的吸收能力大力增強。
 
脂蛋白轉運(APOB)和脂質合成(FASN)的兩個重要基因在馴鹿中也發生了突變,這兩個基因在北極熊和企鵝脂肪代謝進化研究中也有報道,表明了不同極地動物能量代謝經歷趨同進化。
 
研究還發現,馴鹿的一個角生長關鍵基因(CCND1)上游增加了一個雄性激素受體結合區域,這可能使得馴鹿在更低的雄激素水平下能促成雌性馴鹿長角。
 
最后,研究發現馴鹿中與神經嵴細胞發育、遷移和分化相關的基因受到了選擇、快速進化或特異性突變,而神經嵴細胞被認為是馴化的關鍵因素,這很可能是馴鹿溫順的原因。
 
 
馴鹿中與神經嵴細胞發育、遷移和分化相關的基因發生快速進化
 
“這些結果讓人們對極地動物的適應性有更全面深入的了解,為維生素D對鈣沉積影響、生物鐘調控治療人類睡眠障礙等一些人類健康問題的解決提供了重要線索,也為后續開展馴鹿保護提供了重要數據基礎。”李志鵬說。
 
該研究成果得到了中國農業科學院科技創新工程、國家自然科學基金、吉林省自然科學基金、西北工業大學專項經費、中科院B類先導專項等項目的支持。
 
 

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