美国科学家进行的一项研究,或许可以揭开长颈鹿演化的部分谜团。他们首次绘制了这个物种的完整基因,发现是一些基因促使它们形成了大长脖子和细长腿的特殊身体结构。为了维持强大的心血管功能,短跑速度达到每小时60公里,因此它们的心脏必须非常强大,这就要求在进化历程中需要一定的基因变化来确保。研究人员对长颈鹿的近亲物种霍加狓进行了基因序列研究,进一步识别了它们的基因变化。
霍加狓与长颈鹿大约在1200万年前由同一个祖先物种进化而来,虽然霍加狓更像斑马,没有长颈鹿那样修长的身体和强大的心血管系统,但是这两个近亲物种的基因序列十分类似。直到1901年动物学家才在非洲扎伊尔森林发现霍加狓,人们在相当长的一段时间内都以为这种大型哺乳动物是长颈鹿和斑马的杂交产物。
在研究中,科学家选取的两头雌性马赛长颈鹿分别来自肯尼亚马赛马拉保护区和美国纳什维尔动物园,这种长颈鹿是所有长颈鹿中个子最高的一个种群。另外,还从美国白橡野生动物园选择了一头雄性霍加狓。在对它们的全基因组进行测序分析后,科学家认为,长颈鹿的体格和对于身高的心血管适应可能是通过少量几个基因的改变而同步演化出来的。通过这两个物种之间以及与其他哺乳动物的基因组对比表明,两组蛋白质的变化形成了长颈鹿的长脖子和霍加狓的短脖子,其中一组控制身体和四肢发育的基因表达过程,另一组则控制生长因子(刺激细胞生长的物质)基因的表达。考虑到许多这种编码蛋白质的基因也调节心血管发育,长颈鹿不同寻常的身体形状很可能与其适应其独特体格的生理循环系统共同演化而来。
“长颈鹿的长脖颈进化形成于2000多万年前,一些调控基因使其形成了独特的身高和增压心血管系统。它们还需要特殊的安全阀,以保证能弯下身来喝口水然后抬起头时不会晕倒。”主持这项研究的宾夕法尼亚大学道格拉斯·加温尔教授指出,“长颈鹿的心脏进化形成了一个非常大的左心室,在这种‘涡轮增压心脏’的作用下,它们的血压是其它哺乳动物的两倍,充足的血液可以穿过2米长的脖颈抵达头部。”
不像长有额外椎骨的长颈鸟类,长颈鹿较长脖颈和腿部的部分骨骼与人类和其它哺乳动物相似。它们椎骨也只有7块,只不过是大大地延长了。另外,长颈鹿的饮食习惯也较为特殊。它们喜欢吃有较高营养成分的金合欢树叶和种荚,而这些食物对于其它哺乳动物却有毒性。研究人员指出,为了规避毒性,长颈鹿进化形成一种新陈代谢金合欢树叶的基因。他们计划,下一步将通过实验方法识别长颈鹿的其它“候选基因”。
坦桑尼亚非洲科技研究所的莫里斯·阿加巴和他的同事也开展了关于长颈鹿的研究,发现长脖子和强有力心脏的进化紧密相关,它们是由相对少数基因变异所驱使的。“有许多理论关于长颈鹿的脖子如何变长,但似乎心血管系统与骨骼系统的进化是并行的,”阿加巴表示,“长颈鹿强大的心血管系统似乎避免了经常发生于患有高血压人群的器官损伤,因此了解它背后的遗传因素很有意义,可以给人类健康带来启发。” 李忠东