海洋|海洋哺乳动物“重返摇篮” 还需经过“七十二变”( 二 )_

始新世的中后期是地球温度持续降低的一个时间段，全球气温持续下降的趋势在渐新世被打断。渐新世初期气温在40万年内急剧下降了8.2℃ ，齿鲸和须鲸就在这个气温骤降期分化了。之后，地球进入了一段从3250万年前至2550万年前长达700万年的气温平稳震荡期。鳍足类动物的祖先就起源于这一平稳震荡期。同时，这一时期也是大型食肉动物和哺乳动物多样性演化的一个时期。研究发现，北极熊和海獭的演化历程较短，仅在大致50万至100万年前开始分化，是最年轻的海洋哺乳动物。它们虽然保留了许多陆生哺乳动物的特征，但是主要依赖海洋生存，因此也被归为海洋哺乳动物。
双重调控实现体温恒定
科研团队的此次研究通过全基因组测序方式进行。为了最大限度地寻找到海洋哺乳动物每一类群所包含的生物共同点，他们从动物自然分类法的科级出发，对17个海洋哺乳动物物种进行了全基因组测序及组装，重建了基于全基因组数据有史以来的最全面的海洋哺乳动物系统发生树。
不仅如此，为分析海洋哺乳动物从陆地重返海洋的分子适应机制，科研团队将海洋哺乳动物全基因组与其陆生—近缘物种的全基因组进行了大量比较，并进一步从基因组演化、基因演化、非编码保守元件等多方面对海洋哺乳动物的鲸类、鳍足类、海牛类这3个主要支系，从陆地重返海洋的分子适应机制进行了全面分析和探究。
“我们发现，尽管不同支系的海洋哺乳动物具有完全不同的祖先和不同的演化历程，但是这些动物在体温维持、体型、低氧耐受、回声定位、深潜及视力等相关的基因上却发生了一致性改变，呈现趋同演化的适应性演化机制。 ”该论文通讯作者说。
海水的高导热性导致动物身体热量更容易向水中散失，这是哺乳动物由陆地重返海洋面临的主要挑战之一。而海洋哺乳动物从陆地返回海洋，却和在陆地上一样，依然保持令人吃惊的体温控制能力。它们是如何做到的呢？
关于这个问题，科研团队从分子层面找到了更明确的解释。 “不同海洋哺乳动物支系都存在从产热和散热两个方面的改变进行体温调节的情况， ”该论文通讯作者说， “既通过NFIA和UCP1两组基因来调控棕色脂肪细胞的合成和利用，从而控制产热的变化，又通过SMEA3E基因的改变，使得海洋哺乳动物的血管系统发生适应性改变以调节热量的散失。双重调控最终实现维持体温恒定。 ”
事实上，研究人员在海洋哺乳动物的基因组中发现的是这些基因编码指令的潜在用途，即NFIA基因上调或下调影响间质前体的细胞命运， UCP1基因的完整性影响棕色脂肪细胞正常功能，而海洋哺乳动物发达的血管系统有助于热传递以维持体温恒定。