中新社昆明九月二十九日電(記者 楊洋)一直以來，人們一直在研究為什么同為鳥類，鷹、雕可以翱翔九天，而鴕鳥、企鵝等鳥類卻飛行能力退化、只能與走獸為伍？近日，中國科學院昆明動物研究所張亞平院士課題組提出了與能量供應相關的線粒體基因在不同飛行能力的鳥類中受到了不同的選擇壓力的科學假說，回答了這一問題。
具有飛行能力是鳥類區別于其它脊椎動物的最主要特征之一，也是該類群能從殘酷的自然界競爭中生存、繁衍的主要原因之一。在現存的鳥類中，飛行能力呈現了多樣化。比如：鷹和雕等飛禽具有良好的飛翔能力；與此相反的是企鵝、鴕鳥等鳥類的飛翔能力完全退化，而家雞，環頸雉和錦雞等鳥類的飛翔能力部分退化，只能短距離的滑翔飛行。據張亞平介紹，鳥類的飛行是非常耗能的運動，約為動物奔跑所耗能量的三至十五倍，而飛行及奔跑所需的能量主要是由細胞內的“能量工廠”線粒體提供。
張亞平院士課題組通過對七十六個鳥類線粒體全基因組序列的比較和分析，證實了飛翔退化組的鳥類線粒體基因所受到的選擇壓力顯著地小于飛翔組。飛翔能力退化的鳥類，由于不飛行，需要比較少的能量就能維持其運動，因此在飛翔能力退化的鳥類線粒體基因組中，即使發生輕微影響功能的突變，使其產能效率降低，對個體的生存、繁衍沒有太大的危害。因此，在飛翔能力退化的鳥類中的選擇壓力顯著地放松，積累了更多的輕微影響功能的突變。
為了進一步揭示這個科學假說的普遍性，課題組進一步研究了二百一十四個哺乳動物線粒體基因組。結果顯示，奔跑運動能力弱的哺乳動物線粒體基因組受到的選擇壓力比奔跑運動能力強的哺乳動物顯著地放松。該研究揭示了動物系統發育研究中最流行的標記――線粒體基因組的進化并非傳統認為的中性進化，物種運動功能相對應的能量需求對線粒體基因組的進化有很重要影響，因為線粒體在能量代謝過程中起關鍵作用。
據了解，線粒體在一八五0年被發現，一八九八年命名，是細胞內氧化磷酸化和形成ATP的主要場所,有細胞“動力工廠” 之稱。線粒體有自身的DNA和遺傳體系, 但線粒體基因組的基因數量有限,因此,線粒體只是一種半自主性的細胞器。
該研究論文已發表于國際著名雜志《基因組研究》。(完)
|
