基因组揭示了长颈鹿独特特征的线索

一个国际研究小组对长颈鹿及其最近的亲戚基因组进行了测序，霍加，以及 - 通过与其他哺乳动物的比较分析 - 确定了70种在长颈鹿中表现出多种适应迹象的基因。

宾夕法尼亚州立大学的Douglas Cavener教授和他的同事们说：“长颈鹿的标志性长脖子和腿的起源，结合起来将其身形提升到最高的陆地动物，在整个有记录的历史中引起了人们的兴趣。”坦桑尼亚，肯尼亚和英国。

“长颈鹿独特的解剖结构带来了相当大的存在挑战，三个系统承担着最大的负担：(i)维持血压稳态的心血管系统;(ii)肌肉骨骼系统，以支持垂直拉长的体重;(iii)通过长神经网络快速传递信号的神经系统。“

为了确定可能导致长颈鹿独特特征的遗传变化，Cavener教授及其合作者将马赛长颈鹿(Giraffa camelopardalis tippelskirchi)和霍加(Okapia johnstoni)的基因编码序列与其他40多种哺乳动物进行了比较，包括牛，羊，山羊，骆驼和人类。

“来自肯尼亚马塞拉玛拉和纳什维尔动物园的两只马赛长颈鹿的全基因组序列，以及来自白橡树温室的一只胎儿霍加，通过构建配对末端文库，然后使用Illumina HiSeq进行测序，确定产生大约。30 x覆盖率，“他们说。

“长颈鹿是最近的亲戚，也是长颈鹿家族中唯一的其他成员，它提供了有用的比较，因为它不具备长颈鹿所具有的这些独特属性。”

“Okapi的基因序列与长颈鹿的基因序列非常相似，因为霍加and和长颈鹿仅在11到1200万年前从共同的祖先分离出来 - 相对最近在进化时间尺度上，”Cavener教授补充说。

科学家们发现了70个显示出多种适应迹象的基因。

“这些改编包括独特的氨基酸序列取代，预计会改变蛋白质功能，蛋白质序列差异和阳性自然选择，”Cavener教授说。

在这个团队的发现中，有几个已知的调节心血管系统发育或控制血压的基因都是在长颈鹿中表现出多种适应迹象的基因。

这些基因中的一些控制心血管发育和骨骼发育，这表明长颈鹿的身材和涡轮增压心血管系统通过少量基因的变化协同进化的有趣可能性。

该团队还发现了长颈鹿长颈和腿的进化的遗传线索，这些长颈和腿具有与人类和其他哺乳动物的颈部和腿部相同的骨骼数量。

“为了达到他们非凡的长度，长颈鹿颈椎和腿骨已经发展到很大程度上。Cavener教授说，至少需要两个基因 - 一个基因指定骨骼区域生长更多，另一个基因刺激增长。“

研究人员确定了已知可调节这两种功能的基因。

“这些基因中最有趣的是FGFRL1，它具有一系列长颈鹿特有的氨基酸取代，位于蛋白质结合成纤维细胞生长因子的部分 - 一系列调节因子，参与调节许多过程，包括胚胎发育，” Cavener教授说。

这种成纤维细胞生长因子途径在控制发育中起着至关重要的作用，从胚胎的早期发育开始，并在长颈鹿出生后延伸到骨骼生长阶段。

在人类和小鼠中，严重的骨骼和心血管缺陷与FGFRL1中的衰弱突变有关。

该团队还确定了四个同源框基因 - 涉及身体结构发育的那种 - 已知指定脊柱和腿部的区域。

“这些同源盒基因和FGFRL1基因的变化相结合，可能为长颈鹿的长颈部和腿部的进化提供了两种必需的成分，”Cavener教授说。

研究小组还注意到一组调节新陈代谢和生长的基因与霍加猫相比在长颈鹿中发散。其中一种基因编码叶酸受体，叶酸是正常生长和发育所必需的必需B族维生素。

他们发现在长颈鹿中发生显着变化的其他代谢基因是那些参与通过摄入植物发酵产生的挥发性脂肪酸代谢的基因。

根据科学家的说法，长颈鹿有不同寻常的金合欢叶和籽荚食物，它们营养丰富，但对其他动物也有毒。

Cavener教授及其同事推测，长颈鹿叶片的代谢基因可能已经在长颈鹿中进化，以避免这种毒性。

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。

大象独特的大脑结构表明了他们的智力