基因組揭示6000萬(wàn)年來(lái)企鵝進(jìn)化到極冷和海洋環(huán)境的過(guò)程(Image credit: Jacqueline Deely)
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)參考消息網(wǎng)：美國(guó)《紐約時(shí)報(bào)》網(wǎng)站和路透社近日?qǐng)?bào)道，很難想象企鵝生活在其他地方。組揭但古老企鵝的示萬(wàn)昆明外圍（外圍預(yù)約）外圍外圍上門(mén)外圍女（電話(huà)微信199-7144-9724）高端外圍預(yù)約，快速安排30分鐘到達(dá)化石卻在赤道附近出現(xiàn)，而且很多這些史前海鳥(niǎo)早于南極洲冰原的年企形成。
報(bào)道說(shuō)，鵝進(jìn)很少有動(dòng)物能像企鵝一樣進(jìn)化到能在殘酷的化到和海南極生存。像帝企鵝這樣的洋環(huán)物種有層層相疊的隔熱羽毛、排列得很緊密的過(guò)程血管來(lái)保持體溫，以及足以抵御接近零下80華氏度（約為零下62攝氏度）風(fēng)寒的基因極冷境腹部。
有了所有這些能適應(yīng)寒冷天氣的組揭能力，很難想象企鵝生活在其他地方。示萬(wàn)但古老企鵝的年企化石卻在赤道附近出現(xiàn)，而且很多這些史前海鳥(niǎo)早于南極洲冰原的鵝進(jìn)形成。美國(guó)布魯斯博物館的化到和海古生物學(xué)家丹尼爾·克塞普卡說(shuō)：“它們經(jīng)歷了地球歷史上最熱的時(shí)期，當(dāng)時(shí)赤道的洋環(huán)溫度比現(xiàn)在高5華氏度。它們基本上是在無(wú)冰環(huán)境中進(jìn)化的。”
為了確定企鵝是如何從溫暖的熱帶水域過(guò)渡到極地海洋的，克塞普卡和他的同事們最近分析了所有現(xiàn)存企鵝的基因組。然而，昆明外圍（外圍預(yù)約）外圍外圍上門(mén)外圍女（電話(huà)微信199-7144-9724）高端外圍預(yù)約，快速安排30分鐘到達(dá)現(xiàn)代企鵝的基因告訴研究人員的只有這么多。大多數(shù)現(xiàn)代譜系只能追溯至幾百萬(wàn)年前，無(wú)法說(shuō)明企鵝6000萬(wàn)年漫長(zhǎng)進(jìn)化歷程中的大部分歷程。
化石記錄
克塞普卡說(shuō)，超過(guò)四分之三的企鵝物種“現(xiàn)在已經(jīng)滅絕”。他還說(shuō)：“你必須研究化石記錄，否則你只能看到事情的一部分。”
為了補(bǔ)充現(xiàn)代數(shù)據(jù)，研究人員研究了形形色色的古代海鳥(niǎo)化石。一些史前企鵝穿梭于秘魯附近的熱帶水域，用矛狀的喙來(lái)叉魚(yú)。其他企鵝的腿很長(zhǎng)，最大的可能有7英尺（約為2.1米）高。有些甚至長(zhǎng)著一片片銹紅色的羽毛。
通過(guò)比較現(xiàn)代企鵝和企鵝化石的基因組，研究小組得以重建企鵝的進(jìn)化過(guò)程。在周二發(fā)表在《自然·通訊》上的研究結(jié)果中，研究人員找到了幫助企鵝從溫暖水域過(guò)渡到極地的基因。這些基因中的一些幫助企鵝增加脂肪，而另一些則將它們萎縮的翅膀塑造成流線(xiàn)型的鰭狀肢。有些基因甚至增強(qiáng)了企鵝的免疫系統(tǒng)，或幫助它們?cè)谏詈撍畷r(shí)忍受低氧。
在秘魯利馬的自然歷史博物館，古生物學(xué)家魯?shù)婪颉に_拉斯研究了一只生活在3600萬(wàn)年前的巨型企鵝化石的頭蓋骨，這只企鵝大約5英尺高、130磅（約為59千克）重。
研究人員還發(fā)現(xiàn)了一些基因，這些基因有助于微調(diào)企鵝的眼睛，在冰冷的深處能看得見(jiàn)。大多數(shù)鳥(niǎo)類(lèi)擁有四種類(lèi)型視錐細(xì)胞，而企鵝的其中一種視錐細(xì)胞是不活躍的，這阻礙了它們看到綠色和紅色的能力。相反，它們的眼睛已經(jīng)適應(yīng)海洋的藍(lán)色。
一些缺失的基因令研究人員備感困惑。雖然現(xiàn)代企鵝吃磷蝦，但這個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)，有證據(jù)表明，它們的祖先缺乏有助于分解甲殼動(dòng)物外殼的基因。這可能是古代企鵝捕食較大獵物的證據(jù)，比如魚(yú)和烏賊。企鵝的口感受限制，味覺(jué)也有限。它們的味覺(jué)受體只能感受咸味和酸味，克塞普卡說(shuō)：“如果你吃的是魚(yú)，那就相當(dāng)不錯(cuò)了。這可能就是它們喜歡沙丁魚(yú)的原因。”
變化緩慢
當(dāng)這些變化發(fā)生在古代企鵝身上時(shí)，它們就陷入困境了。基因分析顯示，企鵝的進(jìn)化速度通常是所有鳥(niǎo)類(lèi)中最慢的。因?yàn)樗鼈兛雌饋?lái)如此奇特，如此緩慢的變化速度似乎令人驚訝。但這它揭示了企鵝豐滿(mǎn)而流線(xiàn)型的身體構(gòu)造是多么成功——數(shù)百萬(wàn)年來(lái)，它的變化只是緩慢的過(guò)程。但在南極寒冷的冬季繁殖的帝企鵝是所有企鵝中進(jìn)化速度最快的，這令研究人員推斷，更低的溫度以某種方式加快了企鵝的進(jìn)化。
智利天主教大學(xué)的生態(tài)學(xué)家朱莉安娜·維安納說(shuō)，這一觀點(diǎn)與企鵝在全球變冷期間向南遷徙是一致的。維安納最近領(lǐng)導(dǎo)了相似的研究，但沒(méi)有參與這項(xiàng)新的研究。她說(shuō)：“它們的進(jìn)化史與歷史上的氣候變化以及冰川作用密切相關(guān)。”
了解企鵝在過(guò)去是如何變化的，可能會(huì)為企鵝在更熱的未來(lái)如何生存提供線(xiàn)索。新西蘭梅西大學(xué)的古生物學(xué)家、這項(xiàng)新研究報(bào)告的作者丹尼爾·托馬斯說(shuō)：“氣溫變暖將影響企鵝的生物地理范圍，影響它們賴(lài)以為生的食物物種，以及捕食它們的物種。”
克塞普卡說(shuō)，雖然這項(xiàng)研究是對(duì)企鵝家族的全面研究，但仍有一種海鳥(niǎo)缺失了——最后一種會(huì)飛的企鵝。這種像海雀的小型鳥(niǎo)類(lèi)可能生活在古代新西蘭，但它的化石卻難以被發(fā)現(xiàn)。他說(shuō)：“如果我有一個(gè)愿望的話(huà)，那這就是我最想要的東西。”
環(huán)境推動(dòng)
企鵝從飛翔的海鳥(niǎo)進(jìn)化為不能飛翔的海洋居民，它們分布在從寒冷的南極洲一直到熱帶的加拉帕戈斯群島，其進(jìn)化史是動(dòng)物王國(guó)的奇跡之一。
研究人員對(duì)企鵝進(jìn)化史進(jìn)行了迄今為止最詳盡深入的研究，包括確定一系列對(duì)水下視覺(jué)、長(zhǎng)時(shí)間潛水、體溫調(diào)節(jié)、飲食和體型等進(jìn)化而言至關(guān)重要的基因。周二他們公布了研究結(jié)果。企鵝的歷史可以追溯到6000多萬(wàn)年前。
研究人員對(duì)20個(gè)現(xiàn)存的企鵝物種和亞種進(jìn)行了基因組排序。由于已知的企鵝物種中有超過(guò)四分之三已經(jīng)滅絕，研究人員還利用骨骼數(shù)據(jù)分析了50種化石物種。
研究人員說(shuō)，企鵝與信天翁和海燕等海鳥(niǎo)擁有共同的祖先。一開(kāi)始，企鵝進(jìn)化出了像海雀一樣的潛水能力，然后在適應(yīng)海洋環(huán)境的過(guò)程中失去了飛翔能力，成為出色的“游泳者”和“潛水員”。
人們所知的最早的企鵝可以追溯至6100萬(wàn)年前，也就是導(dǎo)致恐龍滅絕的物種大滅絕事件發(fā)生約500萬(wàn)年后。
位于美國(guó)康涅狄格州格林尼治的布魯斯博物館的鳥(niǎo)類(lèi)古生物學(xué)家丹尼爾·克塞普卡說(shuō)：“在我看來(lái)，企鵝是體現(xiàn)重大進(jìn)化轉(zhuǎn)變的典型例子，就像鯨的生活方式進(jìn)化為在水中生活，以及蝙蝠進(jìn)化出飛行能力一樣。”
克塞普卡說(shuō)：“我們知道企鵝是從會(huì)飛的鳥(niǎo)類(lèi)進(jìn)化而來(lái)的，但這發(fā)生在6000萬(wàn)年前，我們需要研究化石記錄，以弄清楚這一進(jìn)化過(guò)程是何時(shí)、在何處發(fā)生的，以及如何發(fā)生的。此外，企鵝是一種非常惹人喜愛(ài)的生物。它們相愛(ài)，它們打架，它們偷東西，由于其滑稽的直立姿勢(shì)，所以很容易想象它們擁有和人類(lèi)一樣的動(dòng)機(jī)。”
這項(xiàng)發(fā)表在《自然·通訊》的新研究闡明，全球氣溫變化和主要洋流的變化是如何成為企鵝進(jìn)化的重要推動(dòng)因素的。
基因突變
克塞普卡說(shuō)：“我們根據(jù)其基因中留下的鮮明特征估計(jì)了一下，在過(guò)去25萬(wàn)年里每個(gè)企鵝物種的種群數(shù)量是如何波動(dòng)的。冰蓋面積的變化對(duì)企鵝造成了重大影響，那些容易受海冰融化影響的物種也許會(huì)因未來(lái)全球變暖而承受痛苦。”
研究人員還發(fā)現(xiàn)，在鳥(niǎo)類(lèi)中，企鵝的進(jìn)化速度是迄今為止所探知的最慢的。
企鵝主要生活在南半球，包括生活在南極洲海岸沿線(xiàn)的阿德利企鵝等物種。加拉帕戈斯企鵝是唯一在赤道以北發(fā)現(xiàn)的企鵝物種。
哥本哈根大學(xué)博士后研究員、該研究報(bào)告的第一作者特雷莎·科爾說(shuō)，這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了很可能與企鵝獨(dú)特的生理適應(yīng)能力有關(guān)的多種基因。
這些基因表現(xiàn)出了基因突變。突變使其視力對(duì)色彩的感知范圍向光譜中藍(lán)光的方向偏移了。比起紅光，藍(lán)光更能穿透海水，到達(dá)海面下更深的地方，因此企鵝的這一特征有助于其微調(diào)視力，以便適應(yīng)水下低亮度環(huán)境，視覺(jué)變得更敏銳。
企鵝身上幫助鳥(niǎo)類(lèi)分辨出咸味和酸味的基因很活躍。但是，幫助分辨出苦味、甜味和辛辣味的基因已經(jīng)失去了活性。企鵝也許不再需要那些基因了，因?yàn)樗鼈冊(cè)诒涞摹⑾滔痰暮Ｋ幸捠常鼈兺ǔ?huì)吞下整只獵物，比如魚(yú)、蝦和魷魚(yú)。
企鵝的翅膀骨骼不斷變平、變硬，使其能飛翔的羽毛變短小纖細(xì)，這有助于其將翅膀變成鰭狀肢。它們還縮小了骨骼中空，使骨壁厚度增厚以提高潛水效率，并增強(qiáng)了在肌肉中儲(chǔ)存更多氧氣的能力，以便長(zhǎng)期潛水。
曾經(jīng)，企鵝比現(xiàn)在的物種體型大得多。在5500萬(wàn)至6000萬(wàn)年前，生活在新西蘭的一個(gè)企鵝物種比氏庫(kù)米企鵝直立身高約6英尺。而現(xiàn)存體型最大企鵝物種帝企鵝身高大約3英尺。（原標(biāo)題：企鵝是如何成為“南極之王”的？）

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