在一望無際的北極冰川上，除了人們熟知的北極熊，還生活著一種名為馴鹿的動物，就是它拉著圣誕老人的雪橇奔向千家萬戶。不過，北極生存環(huán)境惡劣，冬季氣溫寒冷而食物貧乏，更為嚴(yán)峻的是，北極地區(qū)沒有一天24小時的晝夜更替，沒有“日出而作，日落而息”的生活節(jié)律，馴鹿究竟有何能耐，可以適應(yīng)這一點(diǎn)并和北極熊成為“鄰居”？
來自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的消息顯示，由該院特產(chǎn)研究所特種動物營養(yǎng)與飼養(yǎng)創(chuàng)新團(tuán)隊聯(lián)合西北工業(yè)大學(xué)、蘇州大學(xué)、挪威生命科學(xué)大學(xué)、中國科學(xué)院等單位相關(guān)團(tuán)隊于前不久共同揭示了馴鹿適應(yīng)北極環(huán)境分子機(jī)制。6月21日，這一研究成果以研究長文形式在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）發(fā)表，該成果是《科學(xué)》同期發(fā)表的3篇反芻動物基因組研究計劃研究長文之一。
該研究成果讓人們對極地動物的適應(yīng)性有了更為全面深入的了解，為維生素D對鈣沉積影響、生物鐘調(diào)控治療人類睡眠障礙等一些人類健康問題的解決提供了重要線索，也為后續(xù)開展馴鹿保護(hù)提供了重要數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
馴鹿。楊鎰峰/攝
據(jù)通訊作者、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所副研究員李志鵬介紹，馴鹿是屬于反芻亞目、鹿科、馴鹿屬的唯一物種，主要分布于歐亞大陸、西伯利亞南部和北美大陸的北緯 48o以北的苔原、山地和林區(qū)，是北極和亞北極地區(qū)大型反芻動物區(qū)系的典型代表。我國馴鹿目前主要分布在大興安嶺西北部地區(qū)，由鄂溫克族人放養(yǎng)。有趣的是，不同于其它鹿科動物，馴鹿中不僅雄性長角，雌性也會長角。
然而，在這次成果發(fā)布之前，人們對馴鹿適應(yīng)北極極端環(huán)境和雌性長角的分子遺傳機(jī)制仍不清楚。此外，馴鹿是目前唯一被馴化的鹿科動物，在一些人類族群文明發(fā)展過程中占有重要角色。不過，馴鹿的“馴順”遺傳基礎(chǔ)究竟從何而來，也一直不為所知。
研究團(tuán)隊在前期同一團(tuán)隊公布的馴鹿參考基因組基礎(chǔ)上，基于反芻動物基因組計劃的另外兩篇論文數(shù)據(jù)，通過深入的比較基因組學(xué)和進(jìn)化基因組分析手段，分析了馴鹿適應(yīng)北極和溫順特性的遺傳機(jī)制。
馴鹿。古木森/攝
李志鵬表示，此次研究通過人工選擇信號分析，發(fā)現(xiàn)馴鹿維生素D代謝通路中的兩個關(guān)鍵基因——POR和CYP27B1受到了強(qiáng)烈的自然選擇，而這兩個基因所編碼酶的活性要比山羊和矮鹿（狍子）的高出許多，研究團(tuán)隊認(rèn)為，這可能使得馴鹿對鈣的吸收能力大力增強(qiáng)。
此外，另外兩個名為“脂蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)”和“脂質(zhì)合成”的重要基因在馴鹿中也發(fā)生了突變。這兩個基因在北極熊和企鵝脂肪代謝進(jìn)化研究中也有報道，表明了不同極地動物能量代謝經(jīng)歷趨同進(jìn)化。
李志鵬說，馴鹿的節(jié)律通路中的核心調(diào)控基因——PER2發(fā)生了馴鹿特異性的突變，導(dǎo)致PER2基因與另一個節(jié)律核心基因——CRY無法結(jié)合，使馴鹿喪失了晝夜節(jié)律分子鐘，從而能適應(yīng)北極極晝和極夜的環(huán)境。
研究團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)，馴鹿的一個角生長關(guān)鍵基因——CCND1上游增加了一個雄性激素受體結(jié)合區(qū)域，研究團(tuán)隊認(rèn)為，這可能使得馴鹿在更低的雄激素水平下能促成雌性馴鹿長角。
最后，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)馴鹿中與神經(jīng)嵴細(xì)胞發(fā)育、遷移和分化相關(guān)的基因受到了選擇、快速進(jìn)化或特異性突變，而神經(jīng)嵴細(xì)胞被認(rèn)為是馴化的關(guān)鍵因素。“這很可能就是馴鹿溫順的原因”，李志鵬說。
