隨著氣候的變化，只能在一定溫度范圍內(nèi)存活的動(dòng)物被迫搬遷或滅亡。Pikas - 小型，可以說(shuō)是可愛(ài)的山地哺乳動(dòng)物，看起來(lái)像兔子和沙鼠之間的交叉 - 是氣候指示物種的典型代表，因?yàn)樗鼈儗?duì)熱的敏感性很強(qiáng)。

斯坦福大學(xué)生物學(xué)系的博士后學(xué)者凱蒂·索拉里說(shuō)：“有些物種在暴露于78華氏度以上的溫度下會(huì)在幾小時(shí)內(nèi)死亡。”他曾在喜馬拉雅西部花了幾個(gè)月跟蹤鼠兔。隨著它們的棲息地變暖，鼠兔必須移到更高的海拔以保持涼爽，但那些更舒適的溫度需要以更少的氧氣為代價(jià)。

Solari和她的同事于12月12日在PLOS ONE雜志上發(fā)表的一項(xiàng)新研究表明，要克服pikas' 基因中的氧氣含量較低，這是一個(gè)關(guān)鍵因素。該小組發(fā)現(xiàn)，由于低海拔的pikas超過(guò)了氣候變化，他們可能能夠向上或向下?lián)艽蚰承┗颍愿玫乩盟麄冃碌母吆０渭彝ブ械男⊙鯕狻?/p>

“由于氣溫升高，預(yù)計(jì)大部分低海拔棲息地將變得無(wú)法居住，我們希望看到哪些機(jī)制可以使他們能夠忍受較低的氧氣水平并進(jìn)入目前范圍內(nèi)的較高海拔區(qū)域，”Solari說(shuō)。

皮卡大小的實(shí)驗(yàn)

有了背包，一些取樣設(shè)備和幾個(gè)鼠兔大小的面食容器，Solari在Spiti Valley的印度卡納莫山上下徒步，捕捉活著的pikas，讓它們睡覺(jué)，然后從眼球后面采集血液樣本，然后返回安全地進(jìn)行日常生活。“我們希望從喜馬拉雅山采集樣本，因?yàn)檫@個(gè)地區(qū)擁有世界上最高密度的鼠兔物種，氣溫變化速度比那里的全球平均值快三倍，”索拉里說(shuō)。“我們實(shí)際上首先嘗試了尼泊爾，但不幸的是，我們無(wú)法通過(guò)我們的數(shù)據(jù)離開(kāi)該國(guó)，然后由于政府的反抗而最終被困在加德滿都一個(gè)月。”

在之前的工作中，該小組發(fā)現(xiàn)生活在較高海拔的鼠兔的某些基因的版本略有不同 - 產(chǎn)生的蛋白質(zhì)在使用氧氣方面可能更有效。這一發(fā)現(xiàn)表明，經(jīng)過(guò)幾代人的努力，含有這些更有效蛋白質(zhì)的鼠兔的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的氧氣效率低下，并最終攜帶更多的后代攜帶這些基因。

但這個(gè)過(guò)程需要數(shù)千年的時(shí)間。在這項(xiàng)工作中，該小組想要了解逃往高地的鼠兔是否有更快的適應(yīng)方式。為此，他們研究了在三個(gè)不同高度--3,600,4,000和5,000米的鼠兔中哪些基因是活躍的。

研究人員檢查了10,000個(gè)鼠兔基因的產(chǎn)物 - 這些是基因產(chǎn)生的信息，主要指導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白質(zhì)。根據(jù)情況需要，細(xì)胞可以上下?lián)艽蚧蛞援a(chǎn)生或多或少的某種蛋白質(zhì)。研究人員發(fā)現(xiàn)，在5000米組中有26個(gè)基因顯著更活躍。這些基因也是已知使蛋白質(zhì)參與補(bǔ)償有限氧氣的基因。

這一發(fā)現(xiàn)表明，鼠兔可以利用它們所擁有的基因來(lái)幫助抵御缺氧。

“我們習(xí)慣于考慮在一個(gè)物種中發(fā)生數(shù)千年的遺傳適應(yīng)，但令人興奮的是，這種基因表達(dá)的靈活性至少可以使低海拔皮卡種群的機(jī)會(huì)比我們想象的更好。能夠在這些短暫的時(shí)間尺度上適應(yīng)氣候變化，“伊麗莎白哈德利，環(huán)境生物學(xué)的Paul S.和Billie Achilles教授以及該研究的資深作者說(shuō)。“這也可能是調(diào)查其他物種在受氣候變化威脅時(shí)調(diào)整其范圍的能力的一種方法。”

去動(dòng)物園

科學(xué)家們正在將他們的研究帶到明尼蘇達(dá)州動(dòng)物園，這是世界上唯一一個(gè)人工飼養(yǎng)鼠兔的地方。

“我們希望看到個(gè)別鼠兔如何在幾天到幾小時(shí)內(nèi)實(shí)時(shí)調(diào)整到他們被迫遷移的高海拔地區(qū)，”索拉里說(shuō)。“幸運(yùn)的是，專業(yè)運(yùn)動(dòng)員在更高的高度訓(xùn)練，以加強(qiáng)他們的表現(xiàn)，這些高海拔的運(yùn)動(dòng)員室完全適合研究鼠兔基因表達(dá)變化。”

研究人員對(duì)高海拔運(yùn)動(dòng)室進(jìn)行了改造，以適應(yīng)鼠兔的大小，并在不同的高度設(shè)置下測(cè)試了從2000米到4000米的鼠兔。

“一旦我們更多地了解了哪些基因可以幫助動(dòng)物適應(yīng)，我們就會(huì)知道哪些物種可能會(huì)茁壯成長(zhǎng)，哪些物種缺乏這些基因的環(huán)境變化的可能性就會(huì)降低，”哈德利說(shuō)。