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图片摘自：www.nature.com/news
2016年5月18日 讯 /生物谷BIOON/ –近日，来自美国和坦桑尼亚的研究者完成了一项艰巨的任务，他们解析了长颈鹿和其亲属—霍加皮鹿的基因组信息，相关研究刊登于Nature Communications杂志上，该研究或可帮助揭示长颈鹿如何进化出长脖子和长腿；文章中，研究人员对来自肯尼亚马赛马拉国家保护区（Masai Mara National Reserve）的两只马赛长颈鹿（Giraffa camelopardalis tippelskirchi）以及来自佛罗里达的白橡树保护中心的霍加皮鹿机体的遗传物质进行分析。
来自加利福尼亚大学的研究者David Haussler说道，这项研究充分展示了比较基因组学技术的力量，该技术可以将星球上动物物种的进化同一些分子事件相联系起来，而这些分子事件则支持着星球上多样性生命的起源。
长期观点
随着地球上最高动物的诞生，长颈鹿就以最高可以达到6米夺得最高动物的称号，其脖子伸长可以达到2米；为了防止低下头喝水的时候“昏倒”，长颈鹿会在其心脏中发育产生一种倒抽机制，该机制可以维持长颈鹿的血压高于人类2.5倍，为了保持平衡以及达到每小时60公里的奔跑速度，长颈鹿就必须拥有倾斜的长腿以及较短的躯体，然而霍加皮鹿就像斑马一样，缺少这些特殊的躯体结构。
来自宾州州立大学的研究人员Douglas Cavener表示，此前遗传学研究表明，霍加皮鹿和长颈鹿大约由1600万年前的共同祖先分化形成，但最新研究结果发现，这两个物种是从1150万年前开始分化形成的。为了鉴别出和长颈鹿特殊结构相关的遗传改变，研究者Cavener及其同事将长颈鹿的基因组编码基因序列同霍加皮鹿的相关序列进行对比，随后又同40种其它哺乳动物进行了对比，包括绵阳、母牛以及人类。
一个夸张的故事
科学家们在长颈鹿的基因组中发现了大约70个基因表现出了一定的适应性，而这在其它哺乳动物中并未发现，其中三分之二的基因编码的蛋白产物都和调节长颈鹿发育的不同方面以及生理学表现相关，尤其是在骨骼和心血管系统方面；比如说，其中四个基因属于同源盒基因，这四个基因同长颈鹿的脊柱和腿的发育直接相关。
研究者Cavener表示，长颈鹿机体中的这些基因在人类机体中都存在，而使长颈鹿变得独特之处在于这些基因发生了微小的修饰；其中就包括一些参与调节骨骼和心血管系统发育的特殊基因，而这也就表明，这一小部分基因的突变可以帮助驱动长颈鹿的适应性改变，比如长脖子以及涡轮增压式的心血管系统。
本文研究中，研究人员鉴别出了和长颈鹿适应性相关的特殊基因，但研究者并没有证明这些基因在动物进化过程中的角色，下一步研究者计划利用基因编辑技术在小鼠机体中引入脊柱和腿部相关的基因突变来检测这些基因和动物进化的关系，最终研究者或许就可以制造出“长颈老鼠”。
生态学家Derek Lee也从本文研究看到了一些希望，他希望科学家们可以更多地关注长颈鹿的困境，在非洲的萨瓦娜丛林中，长颈鹿已经开始成为狮子和土狼的猎物，在过去15年里，由于栖息地的缺失以及非法的捕猎，长颈鹿的数量急剧下降了40%，目前在非洲大陆仅存大约8万只长颈鹿。野外环境中长颈鹿数量的急剧下降，如今我们才刚刚开始对长颈鹿的基因代码进行研究，而如果我们失去了这种动物那么将会是莫大的悲剧。（基因宝jiyinbao.com）
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doi:10.1038/ncomms11519
PMC:
PMID:
Giraffe genome sequence reveals clues to its unique morphology and physiology
Morris Agaba, Edson Ishengoma, Webb C. Miller, Barbara C. McGrath, Chelsea N. Hudson, Oscar C. Bedoya Reina, Aakrosh Ratan, Rico Burhans, Rayan Chikhi, Paul Medvedev, Craig A. Praul, Lan Wu-Cavener, Brendan Wood, Heather Robertson, Linda Penfold & Douglas R. Cavener
The origins of giraffe’s imposing stature and associated cardiovascular adaptations are unknown. Okapi, which lacks these unique features, is giraffe’s closest relative and provides a useful comparison, to identify genetic variation underlying giraffe’s long neck and cardiovascular system. The genomes of giraffe and okapi were sequenced, and through comparative analyses genes and pathways were identified that exhibit unique genetic changes and likely contribute to giraffe’s unique features. Some of these genes are in the HOX, NOTCH and FGF signalling pathways, which regulate both skeletal and cardiovascular development, suggesting that giraffe’s stature and cardiovascular adaptations evolved in parallel through changes in a small number of genes. Mitochondrial metabolism and volatile fatty acids transport genes are also evolutionarily diverged in giraffe and may be related to its unusual diet that includes toxic plants. Unexpectedly, substantial evolutionary changes have occurred in giraffe and okapi in double-strand break repair and centrosome functions.
参考资料：
【2】Oldest ancient-human DNA details dawn of Neanderthals
【3】Rank giraffes in rude health
【5】Genome reveals why giraffes have long necks
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