基因組揭示6000萬年來企鵝進(jìn)化到極冷和海洋環(huán)境的過程
時間:2025-12-05 14:17:01 來源:桑間濮上網(wǎng)

基因組揭示6000萬年來企鵝進(jìn)化到極冷和海洋環(huán)境的過程(Image credit: Jacqueline Deely)
(神秘的地球uux.cn報道)據(jù)參考消息網(wǎng):美國《紐約時報》網(wǎng)站和路透社近日報道,很難想象企鵝生活在其他地方。組揭但古老企鵝的示萬鄭州金水大學(xué)生空乘兼職上門服務(wù)vx《1662-044-1662》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)化石卻在赤道附近出現(xiàn),而且很多這些史前海鳥早于南極洲冰原的年企形成。
報道說,鵝進(jìn)很少有動物能像企鵝一樣進(jìn)化到能在殘酷的化到和海南極生存。像帝企鵝這樣的洋環(huán)物種有層層相疊的隔熱羽毛、排列得很緊密的過程血管來保持體溫,以及足以抵御接近零下80華氏度(約為零下62攝氏度)風(fēng)寒的基因極冷境腹部。
有了所有這些能適應(yīng)寒冷天氣的組揭能力,很難想象企鵝生活在其他地方。示萬但古老企鵝的年企化石卻在赤道附近出現(xiàn),而且很多這些史前海鳥早于南極洲冰原的鵝進(jìn)形成。美國布魯斯博物館的化到和海古生物學(xué)家丹尼爾·克塞普卡說:“它們經(jīng)歷了地球歷史上最熱的時期,當(dāng)時赤道的洋環(huán)溫度比現(xiàn)在高5華氏度。它們基本上是在無冰環(huán)境中進(jìn)化的。”
為了確定企鵝是如何從溫暖的熱帶水域過渡到極地海洋的,克塞普卡和他的同事們最近分析了所有現(xiàn)存企鵝的基因組。然而,鄭州金水大學(xué)生空乘兼職上門服務(wù)vx《1662-044-1662》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達(dá)現(xiàn)代企鵝的基因告訴研究人員的只有這么多。大多數(shù)現(xiàn)代譜系只能追溯至幾百萬年前,無法說明企鵝6000萬年漫長進(jìn)化歷程中的大部分歷程。
化石記錄
克塞普卡說,超過四分之三的企鵝物種“現(xiàn)在已經(jīng)滅絕”。他還說:“你必須研究化石記錄,否則你只能看到事情的一部分。”
為了補(bǔ)充現(xiàn)代數(shù)據(jù),研究人員研究了形形色色的古代海鳥化石。一些史前企鵝穿梭于秘魯附近的熱帶水域,用矛狀的喙來叉魚。其他企鵝的腿很長,最大的可能有7英尺(約為2.1米)高。有些甚至長著一片片銹紅色的羽毛。
通過比較現(xiàn)代企鵝和企鵝化石的基因組,研究小組得以重建企鵝的進(jìn)化過程。在周二發(fā)表在《自然·通訊》上的研究結(jié)果中,研究人員找到了幫助企鵝從溫暖水域過渡到極地的基因。這些基因中的一些幫助企鵝增加脂肪,而另一些則將它們萎縮的翅膀塑造成流線型的鰭狀肢。有些基因甚至增強(qiáng)了企鵝的免疫系統(tǒng),或幫助它們在深海潛水時忍受低氧。
在秘魯利馬的自然歷史博物館,古生物學(xué)家魯?shù)婪颉に_拉斯研究了一只生活在3600萬年前的巨型企鵝化石的頭蓋骨,這只企鵝大約5英尺高、130磅(約為59千克)重。
研究人員還發(fā)現(xiàn)了一些基因,這些基因有助于微調(diào)企鵝的眼睛,在冰冷的深處能看得見。大多數(shù)鳥類擁有四種類型視錐細(xì)胞,而企鵝的其中一種視錐細(xì)胞是不活躍的,這阻礙了它們看到綠色和紅色的能力。相反,它們的眼睛已經(jīng)適應(yīng)海洋的藍(lán)色。
一些缺失的基因令研究人員備感困惑。雖然現(xiàn)代企鵝吃磷蝦,但這個研究小組發(fā)現(xiàn),有證據(jù)表明,它們的祖先缺乏有助于分解甲殼動物外殼的基因。這可能是古代企鵝捕食較大獵物的證據(jù),比如魚和烏賊。企鵝的口感受限制,味覺也有限。它們的味覺受體只能感受咸味和酸味,克塞普卡說:“如果你吃的是魚,那就相當(dāng)不錯了。這可能就是它們喜歡沙丁魚的原因。”
變化緩慢
當(dāng)這些變化發(fā)生在古代企鵝身上時,它們就陷入困境了。基因分析顯示,企鵝的進(jìn)化速度通常是所有鳥類中最慢的。因為它們看起來如此奇特,如此緩慢的變化速度似乎令人驚訝。但這它揭示了企鵝豐滿而流線型的身體構(gòu)造是多么成功——數(shù)百萬年來,它的變化只是緩慢的過程。但在南極寒冷的冬季繁殖的帝企鵝是所有企鵝中進(jìn)化速度最快的,這令研究人員推斷,更低的溫度以某種方式加快了企鵝的進(jìn)化。
智利天主教大學(xué)的生態(tài)學(xué)家朱莉安娜·維安納說,這一觀點與企鵝在全球變冷期間向南遷徙是一致的。維安納最近領(lǐng)導(dǎo)了相似的研究,但沒有參與這項新的研究。她說:“它們的進(jìn)化史與歷史上的氣候變化以及冰川作用密切相關(guān)。”
了解企鵝在過去是如何變化的,可能會為企鵝在更熱的未來如何生存提供線索。新西蘭梅西大學(xué)的古生物學(xué)家、這項新研究報告的作者丹尼爾·托馬斯說:“氣溫變暖將影響企鵝的生物地理范圍,影響它們賴以為生的食物物種,以及捕食它們的物種。”
克塞普卡說,雖然這項研究是對企鵝家族的全面研究,但仍有一種海鳥缺失了——最后一種會飛的企鵝。這種像海雀的小型鳥類可能生活在古代新西蘭,但它的化石卻難以被發(fā)現(xiàn)。他說:“如果我有一個愿望的話,那這就是我最想要的東西。”
環(huán)境推動
企鵝從飛翔的海鳥進(jìn)化為不能飛翔的海洋居民,它們分布在從寒冷的南極洲一直到熱帶的加拉帕戈斯群島,其進(jìn)化史是動物王國的奇跡之一。
研究人員對企鵝進(jìn)化史進(jìn)行了迄今為止最詳盡深入的研究,包括確定一系列對水下視覺、長時間潛水、體溫調(diào)節(jié)、飲食和體型等進(jìn)化而言至關(guān)重要的基因。周二他們公布了研究結(jié)果。企鵝的歷史可以追溯到6000多萬年前。
研究人員對20個現(xiàn)存的企鵝物種和亞種進(jìn)行了基因組排序。由于已知的企鵝物種中有超過四分之三已經(jīng)滅絕,研究人員還利用骨骼數(shù)據(jù)分析了50種化石物種。
研究人員說,企鵝與信天翁和海燕等海鳥擁有共同的祖先。一開始,企鵝進(jìn)化出了像海雀一樣的潛水能力,然后在適應(yīng)海洋環(huán)境的過程中失去了飛翔能力,成為出色的“游泳者”和“潛水員”。
人們所知的最早的企鵝可以追溯至6100萬年前,也就是導(dǎo)致恐龍滅絕的物種大滅絕事件發(fā)生約500萬年后。
位于美國康涅狄格州格林尼治的布魯斯博物館的鳥類古生物學(xué)家丹尼爾·克塞普卡說:“在我看來,企鵝是體現(xiàn)重大進(jìn)化轉(zhuǎn)變的典型例子,就像鯨的生活方式進(jìn)化為在水中生活,以及蝙蝠進(jìn)化出飛行能力一樣。”
克塞普卡說:“我們知道企鵝是從會飛的鳥類進(jìn)化而來的,但這發(fā)生在6000萬年前,我們需要研究化石記錄,以弄清楚這一進(jìn)化過程是何時、在何處發(fā)生的,以及如何發(fā)生的。此外,企鵝是一種非常惹人喜愛的生物。它們相愛,它們打架,它們偷東西,由于其滑稽的直立姿勢,所以很容易想象它們擁有和人類一樣的動機(jī)。”
這項發(fā)表在《自然·通訊》的新研究闡明,全球氣溫變化和主要洋流的變化是如何成為企鵝進(jìn)化的重要推動因素的。
基因突變
克塞普卡說:“我們根據(jù)其基因中留下的鮮明特征估計了一下,在過去25萬年里每個企鵝物種的種群數(shù)量是如何波動的。冰蓋面積的變化對企鵝造成了重大影響,那些容易受海冰融化影響的物種也許會因未來全球變暖而承受痛苦。”
研究人員還發(fā)現(xiàn),在鳥類中,企鵝的進(jìn)化速度是迄今為止所探知的最慢的。
企鵝主要生活在南半球,包括生活在南極洲海岸沿線的阿德利企鵝等物種。加拉帕戈斯企鵝是唯一在赤道以北發(fā)現(xiàn)的企鵝物種。
哥本哈根大學(xué)博士后研究員、該研究報告的第一作者特雷莎·科爾說,這項研究發(fā)現(xiàn)了很可能與企鵝獨(dú)特的生理適應(yīng)能力有關(guān)的多種基因。
這些基因表現(xiàn)出了基因突變。突變使其視力對色彩的感知范圍向光譜中藍(lán)光的方向偏移了。比起紅光,藍(lán)光更能穿透海水,到達(dá)海面下更深的地方,因此企鵝的這一特征有助于其微調(diào)視力,以便適應(yīng)水下低亮度環(huán)境,視覺變得更敏銳。
企鵝身上幫助鳥類分辨出咸味和酸味的基因很活躍。但是,幫助分辨出苦味、甜味和辛辣味的基因已經(jīng)失去了活性。企鵝也許不再需要那些基因了,因為它們在冰冷的、咸咸的海水中覓食,它們通常會吞下整只獵物,比如魚、蝦和魷魚。
企鵝的翅膀骨骼不斷變平、變硬,使其能飛翔的羽毛變短小纖細(xì),這有助于其將翅膀變成鰭狀肢。它們還縮小了骨骼中空,使骨壁厚度增厚以提高潛水效率,并增強(qiáng)了在肌肉中儲存更多氧氣的能力,以便長期潛水。
曾經(jīng),企鵝比現(xiàn)在的物種體型大得多。在5500萬至6000萬年前,生活在新西蘭的一個企鵝物種比氏庫米企鵝直立身高約6英尺。而現(xiàn)存體型最大企鵝物種帝企鵝身高大約3英尺。(原標(biāo)題:企鵝是如何成為“南極之王”的?)
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