Nature子刊发布重大测序成果：长颈鹿的脖子为何这么长

　　

生物通报道：当你真正站在长颈鹿面前的时候，很可能会发出一声惊叹。这些身高接近六米的庞然大物是世界上最高的陆生动物，它们拥有异乎寻常的长脖子和大长腿，并且能够高速奔跑。长颈鹿还具备超乎想象的心血管功能，它们的心脏就像一个强悍的泵，能将血液送入比心脏高两米的大脑。

 

那么，长颈鹿是如何长成这个样子的呢？这个问题吸引了两位进化论先驱。拉马克的观点是，长颈鹿原本并没有长脖子，因为要伸长脖子去吃高处的树叶，结果使脖子显著延长。达尔文则认为长颈鹿有的高有的矮，高个子更有生存优势，结果高个子基因更多的遗传下来，后代越来越高。矮个子长颈鹿被大自然淘汰。

 

现在，科学家们首次完成了长颈鹿及其近亲（okapi）的基因组测序，揭示了推动长颈鹿进化的遗传学改变。这项研究发表在五月十七日的Nature Communications杂志上。这些信息也许有一天能为我们揭示长颈鹿进化问题的正确答案。

研究人员将长颈鹿和okapi的基因编码序列与四十多种哺乳动物（包括奶牛、绵羊、山羊、骆驼和人类）进行了比较。“okapi的基因序列与长颈鹿非常相似，” 宾州大学的Douglas Cavener说。“虽然它们亲缘关系很近，但okapi看起来更像斑马，既没有长颈鹿的高度，心血管功能也没那么强。因此Okapi基因组序列可以帮助我们鉴定长颈鹿独特的遗传学改变。”

研究人员发现，长颈鹿基因组中有70个基因表现出了进化适应的迹象。其中超过一半的基因涉及了骨骼、心血管和神经系统的发育和生理调控。研究人员指出，长颈鹿脖子和腿部的骨骼数量与其它哺乳动物相同，只不过这些骨骼大大延长了。这至少需要两种基因，一种基因定义骨骼的延伸区域，另一种基因刺激骨骼生长。他们在研究中的确也鉴定到了这样的基因。

“这些基因中最吸引我们的是FGFRL1，长颈鹿的FGFRL1发生了独特的氨基酸置换，这件事发生在该蛋白结合成纤维细胞生长因子的地方。而成纤维细胞生长因子参与了胚胎发育等许多生物学过程的调控，”Cavener指出。在人类和小鼠中，这种基因发生突变与一些骨骼和心血管缺陷有关。研究人员还鉴定了指定脊椎和腿部生长的四个homeobox基因。他们认为，这些基因与FGFRL1基因结合起来，塑造了长颈鹿的长脖子和大长腿。

研究人员正在用CRISPR技术将长颈鹿FGFRL1引入小鼠，由此测试长颈鹿FGFRL1的潜在影响。虽然不一定能获得长脖子小鼠，但他们希望能够看到长颈鹿FGFRL1对脊椎和腿部生长的影响。

大千世界无奇不有，这都是进化的功劳。大航海时代，科学家们扬帆远航去探索大自然的神奇造化。如今，科学家们正在测序技术的帮助下进一步揭示生命的奥秘。去年九月，冲绳科学技术研究院大学(OIST)、名古屋大学和东京大学的科学家们首次破解了“活化石”海豆芽（Lingula anatina）的基因组。他们分析了海豆芽基因组的三万四千多个基因，发现海豆芽的基因组一直在积极的进化，并不能称为活化石。 （更多详细信息参见：基因组测序揭穿名不副实的“活化石”）

生活在北冰洋的弓头鲸（Balaena mysticetus）差不多能活两百多年，而且很少受到老年病的困扰。利物浦大学的科学家们最近测序了弓头鲸的基因组，这一成果作为封面文章发表在Cell Reports杂志上。研究人员将弓头鲸基因组与其他寿命较短的哺乳动物进行比较，鉴定了一些弓头鲸特有的遗传学变异，为促进人类的健康长寿提供了新的线索。（更多详细信息参见：测序世界上最长寿的哺乳动物）

野生动物到底是怎样被人类驯化的呢？这背后有着怎样的遗传学改变？长期以来这些问题一直让人们感到迷惑不解。科学家们发现，控制大脑和神经系统发育的基因对于兔子的驯化特别重要。 动植物的驯化是农业发展的先决条件，也是人类历史上最重要的技术革命之一，而兔子是研究驯化遗传学的理想模型。（更多详细信息参见：Science解答重要迷题：动物是怎样被驯服的）

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文：Giraffe genome sequence reveals clues to its unique morphology and physiology. Nature Communications