不同科的大小熊猫为什么都以竹子为食?

新华社 2017/1/17

新华社华盛顿1月16日电 从名字上看,大、小熊猫似乎应该是近亲,它们也都吃竹子,但实际上它们在分类学中是两种不同科的动物。中国研究人员16日在美国《国家科学院学报》上报告说,他们从基因上揭示了为什么这两种熊猫演化出相同的食竹习性,并且其前掌都长着被称为伪拇指的第六指。

在自然界里,两个或多个亲缘关系较远的物种,演化出相同或相似的特性以适应相似的环境,被称为趋同演化。

大、小熊猫是趋同演化的典型案例,它们属于食肉目不同的科:大熊猫属于熊科,而小熊猫属于鼬超科中的小熊猫科,二者“分家”已有4000多万年。有趣的是,它们却演化出相同的食竹习性,低营养、高纤维的竹子占其食物组成的90%以上。而且两者前掌还都演化出一个特殊结构——伪拇指,以帮助抓握竹子。

为揭示大、小熊猫趋同演化的遗传学机制,中国科学院动物研究所魏辅文研究员领导的研究团队首次对小熊猫全基因组进行测序和分析,并与大熊猫基因组进行比较,确认大熊猫属于熊科,而小熊猫属于鼬超科,结果支持之前的分类结论,且二者“分家”时间可追溯到4750万年前。

研究人员鉴定出70个大、小熊猫适应性趋同的基因,包括两个调控熊猫伪拇指发育的重要基因DYNC2H1和PCNT。还有一些与食物氨基酸、脂肪酸和维生素吸收利用相关的基因也发生了适应性趋同,这可帮助它们从竹子中汲取必需营养物质,以适应低营养的竹子食物。

他们还鉴定出10个大、小熊猫共有的假基因,其中包含感知肉味的鲜味受体基因TAS1R1。假基因是指与正常基因相似、但丧失正常功能的基因。进一步分析显示,小熊猫这个基因发生假基因化的时间应该在小熊猫食性转换为部分植食之后。

魏辅文等人在一份声明中写道:“该研究从代谢通路、蛋白趋同到假基因化等不同水平揭示了大熊猫和小熊猫形态与生理性状趋同的遗传学机制,为趋同演化这一演化生物学热点问题分子机制的揭示提供了新的案例。”(记者 林小春)

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