皮膚深層：鯨魚和河馬的水生皮膚適應(yīng)性獨(dú)立進(jìn)化
一項(xiàng)新的研究表明，鯨魚和河馬同樣光滑，近乎無(wú)毛的皮膚是獨(dú)立進(jìn)化的。這項(xiàng)工作表明，他們的最后一個(gè)祖先很可能是陸地上的動(dòng)物" target="_blank">哺乳動(dòng)物，這使目前的想法從共同的兩棲祖先在水中進(jìn)行了微調(diào)，從而擺脫了目前的想法。這項(xiàng)研究今天發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》雜志上，由自然歷史博物館的研究人員牽頭。加州大學(xué)爾灣分校;加州大學(xué)河濱分校;馬克斯·普朗克分子細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)研究所;以及LOEWE轉(zhuǎn)化生物多樣性基因組學(xué)中心(德國(guó))。
“哺乳動(dòng)物如何離開堅(jiān)硬地變成水生生物是最著迷的進(jìn)化故事之一，也許只有首先動(dòng)物用水交換土地或飛行的演變才能與之匹敵”。自然歷史博物館脊椎動(dòng)物生物學(xué)分會(huì)以及該研究的通訊作者?！拔覀兊淖钚掳l(fā)現(xiàn)與該領(lǐng)域當(dāng)前的教條相矛盾-兩棲河馬的親屬可能已經(jīng)成為過(guò)渡的一部分，因?yàn)椴溉閯?dòng)物重新進(jìn)入了水中?！?/p>
盡管它們的外觀截然不同，但是完全水生的鯨類動(dòng)物(包括鯨魚，海豚和海豚)和半水生河馬彼此之間是最親近的親戚，并且有著大約5500萬(wàn)年前的共同祖先。它們還具有許多哺乳動(dòng)物所不具備的許多特征：它們?cè)谒路置浜筒溉?，缺乏陰囊睪丸和皮脂腺(分泌油性皮脂)以及大部分頭發(fā)。由于這些特征很少在其他哺乳動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)，因此可以假定它們已經(jīng)存在于河馬和鯨類的共同祖先中。但是鯨類祖先如何以及何時(shí)變得完全水生，仍然是激烈辯論的主題。
對(duì)過(guò)渡滅絕的鯨類的古生物學(xué)研究表明，入水是一個(gè)包括兩棲階段的漸進(jìn)過(guò)程。那么河馬和鯨類動(dòng)物是否獨(dú)立地適應(yīng)了水生生活方式?還是他們的祖先已經(jīng)是兩棲動(dòng)物，從那里開始，鯨類動(dòng)物開始分化為完全水生生物?
這項(xiàng)研究的主要作者，加州大學(xué)河濱分校的生物學(xué)教授馬克·斯普林格說(shuō)：“最簡(jiǎn)單的假設(shè)是鯨魚和河馬的祖先已經(jīng)是兩棲動(dòng)物，但進(jìn)化并非總是兩點(diǎn)之間的最短距離。”
為了幫助解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員研究了動(dòng)物的皮膚，該動(dòng)物的皮膚顯示出對(duì)水生生物的深刻進(jìn)化變化。
加州大學(xué)爾灣分校的共同通訊作者，皮膚生物學(xué)家馬克西姆?普利庫(kù)斯(Maksim Plikus)說(shuō)：“當(dāng)一組動(dòng)物變成水生動(dòng)物后，整個(gè)皮膚就會(huì)變得更加流線型和均勻?！?“不再需要像頭發(fā)，指甲或汗腺這樣的復(fù)雜衍生物，事實(shí)上，它們可能成為水下生命的障礙，所以這些衍生物就消失了。它失去了皮膚外層所發(fā)揮的屏障功能，在皮膚中陸生哺乳動(dòng)物對(duì)于防止水從體內(nèi)蒸發(fā)和防止病原體進(jìn)入至關(guān)重要。”
研究人員根據(jù)組織學(xué)比較了河馬和鯨類動(dòng)物的皮膚解剖結(jié)構(gòu)，并使用基因組篩選方法編制了一份在河馬和鯨類動(dòng)物中均實(shí)用的生活小常識(shí)已失活的“皮膚基因”的綜合清單。這是通過(guò)首次檢查侏儒河馬Choeropsis liberiensis(僅有的兩種活河馬物種之一)的基因組而獲得的。
研究的通訊作者，馬克斯·普朗克分子細(xì)胞生物學(xué)與遺傳學(xué)研究所和LOEWE轉(zhuǎn)化生物多樣性基因組學(xué)中心的進(jìn)化基因組學(xué)家邁克爾·希勒說(shuō)：“當(dāng)您觀察分子特征時(shí)，會(huì)有一個(gè)驚人而清晰的答案?！痹诘聡?guó)。“我們的研究結(jié)果強(qiáng)烈支持在河馬和鯨類中發(fā)現(xiàn)的'水生'皮膚性狀獨(dú)立發(fā)生的想法。不僅如此，我們還可以看到，河馬譜系中的基因損失發(fā)生的時(shí)間比鯨鯨譜系中發(fā)生的時(shí)間晚得多?！?/p>
這些基因結(jié)果與對(duì)皮膚本身的檢查是一致的：與鯨魚不同，河馬實(shí)際上具有一種非常特殊的汗腺，可以產(chǎn)生“血汗”，一種橙色物質(zhì)，被認(rèn)為具有天然的抗菌和防曬作用。特性。鯨類只有幾根胡須，而河馬則被充分晶須，但也有稀疏的體毛，最顯著的是它們的耳朵和尾巴尖。后者在河馬排便時(shí)使用，在此期間它們迅速旋轉(zhuǎn)尾巴，刷狀毛發(fā)幫助粉碎周圍的糞便，以作為標(biāo)記區(qū)域的一種方法。另外，鯨類的皮膚比河馬的皮膚要厚得多，而河馬是唯一有蹄的動(dòng)物。
斯普林格說(shuō)：“這些差異與基因組中的進(jìn)化史記錄完全一致，這表明鯨類譜系和河馬進(jìn)化系中的皮膚基因被獨(dú)立敲除?！?“這兩個(gè)譜系之間都沒(méi)有共享暗示著共同的水生祖先的滅活突變?！?/p>
標(biāo)簽： 鯨魚 河馬 水生皮膚
