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【麻雀】为了留在地球第三极， 它们对身体进行了“大改造”

【麻雀】为了留在地球第三极， 它们对身体进行了“大改造”
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被称为地球“第三极”的青藏高原 ， 虽然有着世界上最严酷的高原高寒环境 ， 但也有许多生物在那里繁衍生息 。 近日 ， 第二次青藏科考高原动物多样性保护和可持续利用专题研究团队研究人员通过对麻雀的群体基因组研究 ， 结合心肌、飞行肌组织形态特征分析 ， 发现了麻雀属中的一种——树麻雀对高原环境有着特殊的早期适应机制 。
那么 ， 树麻雀什么时候开始出现在青藏高原 ， 它们在长期演化中如何调整自身结构来适应高原环境？带着这些问题 ， 本报采访人员采访了相关专家 。
树麻雀跟随人类同上高原
麻雀是文鸟科麻雀属27种小型鸟类的统称 ， 它们大小、体色十分相近 。 其中树麻雀分布相当广泛 ， 除极寒冷的南北极和高山荒漠之外 ， 世界各地均能看到树麻雀的身影 。 树麻雀多活动在有人类居住的地方 ， 性格活泼 ， 但警惕性非常高 ， 好奇心也比较强 。
那么 ， 树麻雀什么时候开始出现在青藏高原的呢？
中国鸟类学会理事、中国科学院西北高原生物研究所副研究员李来兴认为 ， 青藏高原隆起后 ， 有不少生物先于人类在这里出现 ， 不过树麻雀却是与人类相伴出现的 。 “我们通过长期研究证实 ， 在畜牧业和农耕文化同时存在的青藏高原 ， 树麻雀筑巢、繁殖、育雏和越冬等生活史 ， 基本围绕村落和农田来完成 。 由此我们认为 ， 树麻雀这一物种是在青藏高原出现农耕文化后 ， 也就是大约3600年前 ， 才由低海拔地区扩散到青藏高原的 。 ”
李来兴表示 ， 很多物种在地理分布上有亚种的分化 。 亚种分化是由于物种在较小范围内长期适应某种环境 ， 其交配产生后代就会形成一个地方种群 ， 这个地方种群的基因相对保守 ， 逐渐形成亚种 。 高海拔地区常见的树麻雀 ， 就是在青藏高原地区封闭的繁殖种群演化出自有特征后 ， 形成的适合高原生存的亚种 。
不断进化取得长久“居住证”
物种如何快速、有效地适应自然环境的变化 ， 是其生存和种群拓殖的必要条件 。
第二次青藏科考高原动物多样性保护和可持续利用专题研究团队通过对种群遗传结构、历史动态及全基因组性状-基因关联进行分析 ， 发现在几千年时间里 ， 树麻雀的心肌、飞行肌发生了明显改变 ， 而这些性状直接与适应空气密度低、氧分压低等环境的能力相关 。
研究人员对树麻雀高、低海拔种群进行了群体基因组学比较研究 ， 出人意料的是 ， 尽管两种麻雀的外在特征显示出高度分化 ， 但是它们的遗传分歧却非常微弱 。
这种反差使研究者产生了另一种联想 ， 或许高原树麻雀外在特征的改变 ， 可能只是动物短期应激作用的表现 。 为了验证这个猜想 ， 研究团队对低海拔树麻雀进行了为期一个月的低氧习服（俗称“服水土”）试验 ， 研究人员发现 ， 低海拔树麻雀的心肌、飞行肌的相关性状并未呈现出想象中的变化 ， 可见 ， 单纯从机体短期适应环境而做出相应调整的角度 ， 也未能解释高原树麻雀主要特征变化 。
遗传基因并没有出现太大差别 ， 短期应激作用也不会带来相关性状的改变 ， 那么树麻雀在适应高原生活的过程中所发生的一系列的变化 ， 究竟是由什么来决定的？
研究人员发现 ， 海拔高、低麻雀全基因组上一系列和高原适应性性状相关的基因（如肌肉发育相关的基因）相对于基因组背景有着较高的遗传分化 。 而所谓的遗传分化 ， 就是指母代的同一个特征 ， 遗传到子代不同个体时出现了不同的表现 ， 就像双眼皮的母亲 ， 其后代也可能出现单眼皮一样 。 在两种树麻雀的对比试验中 ， 研究人员发现了多个和表型性状密切相关的基因位点同时出现变化 ， 这种被称为“多基因效应”的作用机制 ， 能够帮助驱动高原树麻雀肌肉等表型性状的快速改变 。
研究团队综合各项研究结果后发现 ， 与具有长期适应进化历史的鸟类相比 ， 树麻雀性状的改变可能更多地处于一种“亚健康状态” ， 即一种多基因效应与生理可塑性改变的交汇状态 。


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