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大熊貓和小熊貓是很遠的親戚,但是兩個物種趨同進化出假拇指

大熊貓和小熊貓是遠親,他們曾有共同的祖先。

這兩個物種有著共同的祖先,生活在4000萬年前。大熊貓(Ailuropoda melanoleuca)是其他熊的遠親,而小熊貓(Ailurus fulgens)則是雪貂的近親。這兩種動物都以幾乎完全由竹子組成的飲食來生存。

熊貓的“拇指”——實際上是不正常的放大了的腕骨——讓這兩個物種都能靈巧地抓握和觸控竹子。但“這些進化得如此遙遠的動物是如何進化出如此相似的生活方式和身體形態的,一直是個謎,”得克薩斯大學奧斯汀分校的遺傳學家史蒂夫?菲爾普斯(Steve Phelps)說。

在一項新的研究中,北京中國科學院動物研究所的保護遺傳學家魏福文和胡一波以及他們的同事製作了第一個熊貓基因組序列,並將其與大熊貓基因組進行了比較。這一對比發現了70個基因,顯示了兩個物種趨同進化的跡象。

其中兩個基因DYNC2H1和PCNT對肢體發育很重要,而這些基因的突變會導致小鼠和人類的骨骼和肌肉異常,包括多餘的手指。這兩隻熊貓在dync2h1和PCNT編碼的蛋白質中也有一種氨基酸的變化,這在其他60種哺乳動物中沒有發現。研究人員認為,這些變化可能導致了大熊貓的假拇指。

魏博士說,名單上的其他7個基因——包括那些吸收人體不能產生的維生素和氨基酸的基因——可能幫助了這兩隻熊貓以缺乏營養的竹子為食。該研究小組的研究結果發表在1月16日的《美國國家科學院院刊》上。

英國班戈大學的進化生物學家Andrew Foote說,研究小組已經列出了一份“非常強有力”的候選名單,以解釋大熊貓對獨特生活方式的共同適應。但他指出,這項研究的目的只是為了識別兩種物種共有的基因變化,而不是為了識別其中一隻大熊貓或另一隻大熊貓獨有的基因變化。

大衛·斯特恩是弗吉尼亞州阿什伯恩市霍華德·休斯醫學研究所詹內利亞研究所的遺傳學家,他強調需要更多的實驗——例如在轉基因小鼠中——來證明包括DYNC2H1和pcntth1在內的基因突變促成了大熊貓拇指的適應。但他指出,這項研究與越來越多的文獻相符,這些文獻表明,面臨同樣挑戰的生物體通常以相似的方式適應。斯特恩說,“進化實際上比任何人預測的都要多得多。”