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新民晚報訊（記者 姜燕）近日，我國科學家領(lǐng)銜的中外聯(lián)合團隊通過多學科聯(lián)合的方式重建了企鵝的起源與演化過程，并以此為案例揭示了環(huán)境變化、氣候及地質(zhì)事件對物種形成的影響，找到了一系列關(guān)鍵性狀的分子基礎(chǔ)解釋了企鵝如何二次適應(yīng)海洋生態(tài)環(huán)境。該研究于已在權(quán)威學術(shù)期刊《自然·通訊》上發(fā)表。

圖1：近代企鵝（特蕾莎·科爾 繪）

“企鵝擁有高度適應(yīng)海洋環(huán)境及南極等極端環(huán)境的特征?！闭撐墓餐谝蛔髡呱钲谌A大生命科學研究院的周程冉博士介紹道?！按蠹s在六千萬年前失去了飛行能力，轉(zhuǎn)而具備了鳥類中最強的潛泳能力。觀察企鵝的演化歷程，研究企鵝重返海洋的機制，探索環(huán)境變化的影響，讓我們有機會去了解生物適應(yīng)水生環(huán)境及極端環(huán)境的機制，也讓我們能更好地認識和保護它們?！?/p>

圖2：生活在五百萬年前的秘魯巨喙環(huán)企鵝（Spheniscus megaramphus）模型（Daniel Ksepka拍攝，有修改）

據(jù)介紹，科學家們收集并構(gòu)建包括已滅絕物種在內(nèi)的幾乎所有已知的74種企鵝的數(shù)據(jù)。論文第一作者和共同通訊作者丹麥生物多樣性基因組研究中心的博士后特蕾莎·科爾（Theresa L. Cole）對課題介紹道：“這是首次在全球范圍內(nèi)公開所有近代企鵝物種的高質(zhì)量基因組，包括亞種、地方支系以及近期滅絕的企鵝物種。研究融合了基因組學和古生物學等手段，綜合了滅絕物種和現(xiàn)生類群進行比較分析，使我們更好地觀察企鵝的演化歷程，也為演化基因組研究提供了許多新方法?！?/p>

圖3：重建的企鵝演化關(guān)系（特蕾莎·科爾和周程冉繪）

論文通訊作者浙江大學生命演化研究中心的張國捷教授說：“通過這些數(shù)據(jù)，我們有機會全面地揭示企鵝這一大類群的物種形成和滅絕過程。現(xiàn)生企鵝的共同祖先出現(xiàn)在大約1400萬年前，之后氣候環(huán)境的變化推動了企鵝物種的快速分化，在分化過程中還伴隨著復(fù)雜的基因流動，這些對現(xiàn)生企鵝的形態(tài)多樣性的塑造造成了巨大的影響?！?/p>

“傳統(tǒng)上認為熱帶或溫帶生物相對極地生物會有更快的演化速率?！敝艹倘窖a充道，“但我們發(fā)現(xiàn)帝企鵝等高緯度企鵝具有比低緯度企鵝更快的演化速率。說明南極環(huán)境引起的壓力與歷史氣候波動等因素一同推動了企鵝的擴散與分化，也在一定程度上促進了高緯度物種對極地環(huán)境的適應(yīng)。”

圖4：生活在南極大陸的帝企鵝（深圳華大生命科學研究院供圖）

“我們找到了如體溫調(diào)節(jié)、視覺改變、氧結(jié)合等企鵝適應(yīng)特殊環(huán)境的相關(guān)重要基因?！闭撐墓餐蛔魃钲谌A大生命科學研究院的生物信息分析師方妙全向記者表示，“比如我們發(fā)現(xiàn)了企鵝血紅蛋白和肌紅蛋白的突變位點，使其能更好地利用血液中的氧，延長了潛水時間。”來自同一單位的作者潘海林博士進一步補充：“我們發(fā)現(xiàn)光敏感基因改變使企鵝可以看見紫外光等短波長光，具有敏銳的水下視覺?！?/p>

“隨著大陸的板塊運動和大氣二氧化碳濃度變化，”論文作者中國科學院動物研究所的張德興研究員進一步表示，“在過去六千多萬年的漫長時間里，企鵝經(jīng)歷了巨大的環(huán)境變化，尤其是從溫暖亞熱帶到‘寒冰地獄’的變遷，但是每次環(huán)境劇變后都有企鵝支系能脫穎而出、繁榮興盛。這提示企鵝有極強的演化適應(yīng)能力，讓我們對于這些神奇動物的未來感到樂觀?！?/p>

“此研究是科技部國家重點研發(fā)計劃‘海洋環(huán)境安全保障’專項的重要組成部分?！睆垏萁淌诳偨Y(jié)說，“這也是我們發(fā)起和主導(dǎo)的萬種鳥類基因組國際項目的成果之一，本項工作綜合了古生物，基因組，古環(huán)境氣候等信息，完整的刻畫了一大類群物種的宏觀演化過程，闡述了推動這一過程的內(nèi)在遺傳和外在環(huán)境因素的影響，將為更多研究提供參考。這是探索生命演化和環(huán)境適應(yīng)邁出的重要的一步，也是新的開始。”