6月21日，《科學（Science）》雜志以研究長文發表了中國農業科學院特產研究所特種動物營養與飼養創新團隊聯合西北工業大學、蘇州大學、挪威生命科學大學、中國科學院等揭示的馴鹿適應北極環境分子機制。該研究結果使人們對極地動物的適應性有更全面深入的了解，為維生素D對鈣沉積影響、生物鐘調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，也為后續開展馴鹿保護提供了重要數據基礎。該成果是同期《科學》發表的反芻動物基因組研究計劃研究長文的3篇之一。
據通訊作者李志鵬副研究員介紹，馴鹿（Rangifer tarandus）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，是北極和亞北極地區大型反芻動物區系的典型代表。我國馴鹿目前主要分布在大興安嶺西北部地區，由鄂溫克族人放養。眾所周知，北極地區的生存環境惡劣，比如冬季氣溫寒冷和食物貧乏。更為顯著的是，北極地區沒有一天24小時的晝夜更替，沒有“日出而作，日落而息”的生活節律。有趣的是，相比其它鹿科動物只有雄性長角，馴鹿雌性也會長角。然而，到目前為止，人們對馴鹿適應北極極端環境和雌性長角的分子遺傳機制仍不清楚。另一方面，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展過程中也占有重要角色，但其很馴順的遺傳基礎一直不為所知。
該研究在前期同一團隊公布的馴鹿參考基因組基礎上（Li等，GigaScience, 2017），基于反芻動物基因組計劃的另外兩篇論文數據，通過深入的比較基因組學和進化基因組分析手段，分析馴鹿適應北極和溫順特性的遺傳機制。研究通過人工選擇信號分析，發現馴鹿維生素D代謝通路中的兩個關鍵基因（POR和CYP27B1）受到了強烈的自然選擇，而且馴鹿這兩個基因所編碼酶的活性比山羊和狍子高很多，這可能使得馴鹿對鈣的吸收能力大力增強。脂蛋白轉運（APOB）和脂質合成（FASN）的兩個重要基因在馴鹿中也發生了突變，這兩個基因在北極熊和企鵝脂肪代謝進化研究中也有報道，表明了不同極地動物能量代謝經歷趨同進化。馴鹿的節律通路中的核心調控基因（PER2）發生了馴鹿特異性的突變，導致PER2基因與另一個節律核心基因（CRY）無法結合，使馴鹿喪失了晝夜節律分子鐘，從而能適應北極極晝和極夜的環境。研究還發現，馴鹿的一個角生長關鍵基因（CCND1）上游增加了一個雄性激素受體結合區域，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，研究發現馴鹿中與神經嵴細胞發育、遷移和分化相關的基因受到了選擇、快速進化或特異性突變，而神經嵴細胞被認為是馴化的關鍵因素，這很可能是馴鹿溫順的原因。
該研究成果得到了中國農業科學院科技創新工程、國家自然科學基金、吉林省自然科學基金、西北工業大學專項經費、中科院B類先導專項等項目的支持。
