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[转载]熊猫给你来拜年~咦,为什么熊猫有6个手指?

已有 159 次阅读 2019-5-25 10:54 |个人分类:学术论文|系统分类:论文交流|文章来源:转载

熊猫给你来拜年~咦,为什么熊猫有6个手指?

来源: Nature自然科研 Nature自然科研 2017-01-28



原文以How the panda’s ‘thumb’ evolved twice为标题

发布在2017年1月16日的《自然》新闻上

原文作者:Jane Qiu


彼此互为远亲的大小熊猫或许以类似的遗传方式演化出了以竹子为主的食性。


可能由于相同基因的改变,大熊猫和它的远亲小熊猫各自独立演化出了一个多出来的指头——“伪拇指”。


4000多万年前,这两个物种拥有共同的祖先。大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)是其它熊科动物的远亲,而小熊猫(Ailurus fulgens)则与雪貂亲缘关系更近。大小熊猫依靠伪拇指进食,它们的食物几乎完全由竹子组成。


大熊猫和小熊猫的“拇指”实际上是腕骨异常扩大形成的,使得它们能以惊人的灵巧度抓握竹子。但“一直以来,演化关系如此遥远的两种动物为何演化出了如此相似的生活习惯和身体构造都是个未解之谜,”德州大学奥斯汀分校的遗传学家Steve Phelps说。



大熊猫和小熊猫的食竹食性或许来自同一种遗传适应机制。

Katherine Feng/Minden Pictures/NGC,Wegner/ARCO/NPL


在一项新研究中,中国科学院动物研究所的保护遗传学家魏辅文、胡义波及同事首次对小熊猫进行了基因组测序,并将小熊猫基因组与大熊猫进行了比较。比较结果显示,在这两个物种中有70个基因表现出了演化改变的迹象。


在小鼠和人类中,DYNC2H1 和 PCNT是两个对肢体发育十分重要的基因,其变异可能会导致包括多指在内的骨骼和肌肉异常。研究者发现,在两种熊猫由DYNC2H1 和 PCNT基因编码的蛋白中发生了单氨基酸改变,而另外60种哺乳动物中都没有这种变化。研究者提出,这些变化可能促成了大熊猫和小熊猫伪拇指的产生。


魏辅文表示,他们找到的另外七个基因(包括与吸收身体无法产生的维生素和氨基酸有关的基因)或许也帮助了大小熊猫能够以低营养的竹子维生。团队的研究结果发表在了1月16日的《美国科学院院刊》(PNAS)上。


英国班戈大学的演化生物学家Andrew Foote说,魏辅文的团队得出了“十分有力”的候选基因名单,来解释大熊猫和小熊猫向某种独特生活方式趋同演化的原因。但他指出,研究被设计成只辨别两个物种共有的遗传改变,而不包括只在其中一个物种中出现、但也促成了二者产生相似性的变化。


霍华德·休斯医学研究所珍利亚农场研究园区的遗传学家David Stern强调,要证明包括DYNC2H1和 PCNT 基因变异在内的变异导致了大小熊猫伪拇指等形态演变,还需要进一步的实验,比如在转基因小鼠中的实验。但他指出,这项研究与不断增加的研究文献结果相吻合,即面临同一挑战的物种往往会以遗传类似的方式趋同演化。Stern说:“事实上,演化比所有人料想的都更好预测。”


Nature|doi:10.1038/nature.2017.21300


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