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举个栗子:为什么北极熊不怕胖?

日报 举个栗子 2年前 (2017-12-31) 341次浏览 0个评论 扫描二维码

举个栗子:为什么北极熊不怕胖?

在纪录片《大号的我》中,里面的主角连续一个月每顿都吃麦当劳,而此前他的饮食一直很健康。后来,此人因此胖了很多,变得懒散甚至感到心悸。这惊人的表演给电视机前的观众传达了一个简单明了的信息:吃太多高脂肪食物会杀死你。

那如果纪录片中的主角是个北极熊呢?事实证明,目前陆地上最大的肉食动物的基因不断进化,帮助它们在海豹、鲸脂这种脂肪高不可思议的食谱中得以生存。不仅饮食中致死水平的高胆固醇含量不会影响它们,它们还能对付脂肪,不会产生血栓,也就不会像人类一样吃肥了得上心脏病。它们天赋异禀,而且进化的很快。一项新的研究显示北极熊这一种族出现还不到 500,000 年,是这片冰雪世界的新住民。

【油脂,赞!】

生于陆地,北极熊大多数时间却呆在海里,在浮冰边缘狩猎着海豹。成年北极熊只会大啖海豹肥厚的皮和脂肪。它们从 1.6 公里外就能闻到海豹的味道,而且还会在冰面上的洞边蹲守几个小时,等待海豹露出头来。北极熊身上超厚的脂肪层,占到了身体体重的一半,帮助它们在两餐之间抗住,同时也在有用的时候提供额外的浮力,让它们得以用每小时 10km 的速度游弋。

但是它们的祖先熊,在移民到冰天雪地的北极前吃的可完全不同。加州大学伯克利分校的 Rasmus Nielsen 说:“它们的祖先吃得很健康,比如植物块茎或浆果,突然之间它们就转向以海豹超肥腻的油脂为食了。所以,这就是大自然的快餐流行。”

为了找出第一批北极熊是如何适应饮食变化,Nielsen 和他的同事对 89 头北极熊和 10 头棕熊(北极熊的近亲)基因进行排列。在超过 20,000 组基因中,它们找到北极熊身上 20 组基因变异尤为显著,显然大自然的进化对其偏爱有加。

【垃圾食物 DNA】

这些基因控制着新陈代谢,心脏功能和毛皮颜色。“通常说来,物种最常发生变异的基因是免疫系统和防御机制方面的基因。神奇的是,北极熊的基因变异集中在心血管功能上。”

在这 20 组基因里,9 组与心脏功能或人类发展有关。其中与人类发展最为息息相关的就是 APOB 基因,掌管着 ApoB,亦即载脂蛋白 B,该种蛋白质由“坏的胆固醇”组成,也被称作低密度脂蛋白(LDL)。ApoB 通常会移除血管中堵塞动脉的低密度脂蛋白,通过脂肪细胞或其他形式将其带走。

“北极熊身上 APOB 基因突变使得运输和储存胆固醇的过程发生改变。可能令这一过程更高效。”这种突变具体产生了什么变化还不得而知,但是 Nielsen 希望将该基因植入鼠类身上可以帮助人们了解详情。

基因序列中还有两组变异可能与北极熊白色的皮毛相关。LYST 基因导致牛和鼠类皮毛脱色,同时这种基因突变也会导致白化病,令眼睛和头发脱色。

【快速进化】

这些变化发生得很快。Nielsen 的团队统计,北极熊和棕熊是在 479,000-343,000 年前从同一祖先中分化出来的。400,000-300,000 年前,北极的环境还没有那么严酷,令始祖熊得以迁入,并在北极再次被冰雪覆盖的时候令北极熊这一分支出现。

“北极熊是了不起的生物,居然能够如此迅速地适应一个完全不同且如此独特的极高脂肪含量饮食。大型哺乳动物种族的分化通常需要数百万年。”此前通过对化石的研究显示北极熊出现在 60 万年前,而 2012 年纽约大学水牛城分校的 Charlotte Lindqvist 对基因进行分析估计为 5 百万年前。Nielsen 说他自己的研究应该更为可靠,因为他研究的北极熊数量是 Lindqvist 的四倍。

但是关于北极熊进化的争论远没结束。Lindqvist 说估算结果必须考虑到诸如变异率之类的因素。“我确信在将来关于北极熊的出现时间会有更多不同的估计结果。”

不管是什么时候发生的,北极熊和棕熊的分家可能很快就要再次融合。随着北极冰川融化,北极熊正在失去栖息地,这可能会逼它们向棕熊的住处移动,两种物种会开始杂交产出灰北极熊(现在已经有人见到过这一杂交物种)。

“北极熊可能会灭绝,并非因为栖息地的消失,而是因为白熊和棕熊的不断结合和基因流动。”(作者:Yels)


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