鲸鱼失去了进化成水生生物的基因

今天的鲸鱼和海豚可能是水生哺乳动物，但在5000万年前，它们的祖先实际上是陆生动物。现在，研究人员已经找到了它们在过渡和适应水生生物过程中丢失的基因……

在马克斯·普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所工作的迈克尔·希勒(Michael Hiller)和他的同事们调查了包括鲸鱼、海豚和鼠海豚在内的海洋哺乳动物从陆地过渡到水中的基因变化。

“我们可以挑出85个在从陆地到水的过渡中丢失的基因，”希勒说。其中一些基因的作用已经为人所知，因此研究人员可以解释失去它们的影响，以及它们的缺失如何支持鲸鱼和海豚的水下生活。

在丢失的基因中，有一些与潜水时血液凝固风险降低、DNA损伤修复更有效、肺部炎症减少有关，否则，肺部炎症可能是深潜期间反复衰竭和再膨胀的结果。其他因素包括与唾液分泌减少有关的基因，尤其是睡眠激素褪黑激素的缺乏。后一种基因失活可能解释了鲸目动物如何能够睁着一只眼睛睡觉，一半的大脑是清醒的。

为了首先找到这些基因，研究小组对现存鲸鱼、海豚和鼠海豚的DNA进行了梳理，以寻找在整个物种中携带指纹变化或突变的序列。

由于它们彼此相关，这表明发现的突变已经发生在这些物种的祖先身上。然后，通过只选择那些在鲸类动物最近的陆地亲戚——河马身上不存在的突变，对突变的搜索进行了改进。

当我们想到生物体对环境的进化和适应时，我们通常会想到新基因的加入，或者现有基因的改变，或者突变，以使生物体具有优势。但这篇论文发现，失去基因也可以发挥重要作用。

“我认为有两个主要原理可以解释基因何时丢失，”希勒解释说。“一种是不再需要基因的功能，然后没有选择压力来维持基因，它最终会积累破坏其功能的突变。第二点——可能更有趣，尽管可能也更罕见——是基因的丢失实际上是一种好处。在这里，我们认为我们在这项研究中发现了一些案例，在这些案例中，基因的丧失可能对鲸鱼和海豚的祖先从陆地过渡到水是有益的。”

这是研究进化的一个激动人心的时刻。基因组学是一门研究基因和DNA的学科，它能够解释物种如何在数百万年的时间里进化，以及它们如何适应与祖先完全不同的生活环境。