一個(gè)國(guó)際研究小組對(duì)長(zhǎng)頸鹿及其最近的親戚基因組進(jìn)行了測(cè)序，霍加，以及 - 通過與其他哺乳動(dòng)物的比較分析 - 確定了70種在長(zhǎng)頸鹿中表現(xiàn)出多種適應(yīng)跡象的基因。

賓夕法尼亞州立大學(xué)的Douglas Cavener教授和他的同事們說：“長(zhǎng)頸鹿的標(biāo)志性長(zhǎng)脖子和腿的起源，結(jié)合起來將其身形提升到最高的陸地動(dòng)物，在整個(gè)有記錄的歷史中引起了人們的興趣。”坦桑尼亞，肯尼亞和英國(guó)。

“長(zhǎng)頸鹿獨(dú)特的解剖結(jié)構(gòu)帶來了相當(dāng)大的存在挑戰(zhàn)，三個(gè)系統(tǒng)承擔(dān)著最大的負(fù)擔(dān)：(i)維持血壓穩(wěn)態(tài)的心血管系統(tǒng);(ii)肌肉骨骼系統(tǒng)，以支持垂直拉長(zhǎng)的體重;(iii)通過長(zhǎng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)快速傳遞信號(hào)的神經(jīng)系統(tǒng)。“

為了確定可能導(dǎo)致長(zhǎng)頸鹿獨(dú)特特征的遺傳變化，Cavener教授及其合作者將馬賽長(zhǎng)頸鹿(Giraffa camelopardalis tippelskirchi)和霍加(Okapia johnstoni)的基因編碼序列與其他40多種哺乳動(dòng)物進(jìn)行了比較，包括牛，羊，山羊，駱駝和人類。

“來自肯尼亞馬塞拉瑪拉和納什維爾動(dòng)物園的兩只馬賽長(zhǎng)頸鹿的全基因組序列，以及來自白橡樹溫室的一只胎兒霍加，通過構(gòu)建配對(duì)末端文庫(kù)，然后使用Illumina HiSeq進(jìn)行測(cè)序，確定產(chǎn)生大約。30 x覆蓋率，“他們說。

“長(zhǎng)頸鹿是最近的親戚，也是長(zhǎng)頸鹿家族中唯一的其他成員，它提供了有用的比較，因?yàn)樗痪邆溟L(zhǎng)頸鹿所具有的這些獨(dú)特屬性。”

“Okapi的基因序列與長(zhǎng)頸鹿的基因序列非常相似，因?yàn)榛艏觓nd和長(zhǎng)頸鹿僅在11到1200萬年前從共同的祖先分離出來 - 相對(duì)最近在進(jìn)化時(shí)間尺度上，”Cavener教授補(bǔ)充說。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了70個(gè)顯示出多種適應(yīng)跡象的基因。

“這些改編包括獨(dú)特的氨基酸序列取代，預(yù)計(jì)會(huì)改變蛋白質(zhì)功能，蛋白質(zhì)序列差異和陽性自然選擇，”Cavener教授說。

在這個(gè)團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)中，有幾個(gè)已知的調(diào)節(jié)心血管系統(tǒng)發(fā)育或控制血壓的基因都是在長(zhǎng)頸鹿中表現(xiàn)出多種適應(yīng)跡象的基因。

這些基因中的一些控制心血管發(fā)育和骨骼發(fā)育，這表明長(zhǎng)頸鹿的身材和渦輪增壓心血管系統(tǒng)通過少量基因的變化協(xié)同進(jìn)化的有趣可能性。

該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)頸和腿的進(jìn)化的遺傳線索，這些長(zhǎng)頸和腿具有與人類和其他哺乳動(dòng)物的頸部和腿部相同的骨骼數(shù)量。

“為了達(dá)到他們非凡的長(zhǎng)度，長(zhǎng)頸鹿頸椎和腿骨已經(jīng)發(fā)展到很大程度上。Cavener教授說，至少需要兩個(gè)基因 - 一個(gè)基因指定骨骼區(qū)域生長(zhǎng)更多，另一個(gè)基因刺激增長(zhǎng)。“

研究人員確定了已知可調(diào)節(jié)這兩種功能的基因。

“這些基因中最有趣的是FGFRL1，它具有一系列長(zhǎng)頸鹿特有的氨基酸取代，位于蛋白質(zhì)結(jié)合成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子的部分 - 一系列調(diào)節(jié)因子，參與調(diào)節(jié)許多過程，包括胚胎發(fā)育，” Cavener教授說。

這種成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子途徑在控制發(fā)育中起著至關(guān)重要的作用，從胚胎的早期發(fā)育開始，并在長(zhǎng)頸鹿出生后延伸到骨骼生長(zhǎng)階段。

在人類和小鼠中，嚴(yán)重的骨骼和心血管缺陷與FGFRL1中的衰弱突變有關(guān)。

該團(tuán)隊(duì)還確定了四個(gè)同源框基因 - 涉及身體結(jié)構(gòu)發(fā)育的那種 - 已知指定脊柱和腿部的區(qū)域。

“這些同源盒基因和FGFRL1基因的變化相結(jié)合，可能為長(zhǎng)頸鹿的長(zhǎng)頸部和腿部的進(jìn)化提供了兩種必需的成分，”Cavener教授說。

研究小組還注意到一組調(diào)節(jié)新陳代謝和生長(zhǎng)的基因與霍加貓相比在長(zhǎng)頸鹿中發(fā)散。其中一種基因編碼葉酸受體，葉酸是正常生長(zhǎng)和發(fā)育所必需的必需B族維生素。

他們發(fā)現(xiàn)在長(zhǎng)頸鹿中發(fā)生顯著變化的其他代謝基因是那些參與通過攝入植物發(fā)酵產(chǎn)生的揮發(fā)性脂肪酸代謝的基因。

根據(jù)科學(xué)家的說法，長(zhǎng)頸鹿有不同尋常的金合歡葉和籽莢食物，它們營(yíng)養(yǎng)豐富，但對(duì)其他動(dòng)物也有毒。

Cavener教授及其同事推測(cè)，長(zhǎng)頸鹿葉片的代謝基因可能已經(jīng)在長(zhǎng)頸鹿中進(jìn)化，以避免這種毒性。