熊猫基因组计划

在《自然》杂志上发表的一项开创性研究中，国际科学团队已经破译了大熊猫（Ailuropoda melanoleura）的草稿基因组序列。此项卓越成就为了解这种神秘动物的独特基因构成提供了前所未有的洞察。

分类与进化史

数十年来，科学家们一直在争论熊猫的进化关系。其黑白相间的外观和以竹子为主的饮食，使人们怀疑它们是更接近熊类还是浣熊。熊猫基因组序列证实，它们属于食肉目（Carnivora），与熊、犬、猫等动物同属一类。

饮食适应

尽管拥有食肉动物的祖先，熊猫已经进化为主要以竹子为食，这是一种营养价值低的植物。其基因组显示出编码食肉饮食所需消化酶的基因，如淀粉酶、纤维素酶和麦芽糖酶。然而，它们缺乏有助于竹子消化的酶基因。科学家认为，熊猫依赖肠道细菌来分解坚硬的植物纤维。

竹子摄食之谜

熊猫为何吃竹子而不是肉类？研究人员提出，这可能与 T1R1 基因的突变有关，该基因负责检测鲜味（umami）。鲜味常被称为“第五味”，存在于肉类、奶酪及其他富含蛋白质的食物中。拥有突变 T1R1 基因的熊猫可能对肉类的吸引力较低。

遗传多样性与保护

已测序的熊猫基因组表现出较高的杂合度，表明其近亲繁殖水平低，群体遗传多样性较高。遗传多样性对于物种存续至关重要，因为它为抵御环境压力和疾病提供了缓冲。然而，还需进一步研究整个人口的遗传多样性，因为已测序的个体具有混合的遗传背景。

保护意义

熊猫基因组序列是保护工作的宝贵工具。通过了解熊猫生物学的遗传基础，科学家可以制定有针对性的策略来保护和管理这一濒危物种。例如，识别与繁殖和抗病相关的基因可指导圈养繁育项目和兽医护理。

未来研究

熊猫基因组序列开启了新的研究方向。未来的研究将聚焦于：

• 将熊猫基因组与其他食肉动物进行比较，以更好地了解其进化关系
• 探索肠道细菌在熊猫消化中的作用
• 鉴定用于保护管理的遗传标记
• 开发监测熊猫健康和种群动态的基因工具

结论

大熊猫基因组序列提供了关于这一迷人动物的大量信息。它确认了熊猫在食肉目中的分类地位，阐明了其饮食适应，并强调了遗传多样性对其生存的重要性。这项开创性研究必将为持续的保护工作作出贡献，并加深我们对大熊猫独特生物学的理解。

适应性基因渗透：一种遗传捷径

藏獒拥有独特的浓密披毛和高大的体格，能够在氧气稀薄的青藏高原上生存，这对大多数动物来说是极具挑战的环境。那么，这些犬类是如何获得征服如此极端条件所需的适应性的呢？

答案在于适应性基因渗透，这是一种通过与另一更适合的物种交配而获得有利性状的现象。上海生物科学研究院的遗传学家王震怀疑，藏獒通过与已经适应高海拔的灰狼交配，走上了这条进化的捷径。

揭示遗传密码

为检验他的假设，王震分析了藏獒的基因，寻找与高海拔适应相关的独特遗传变异。同时，他还研究了生活在青藏高原附近的 49 种犬科动物的基因组，包括狼、犬和胡狼等。

他的团队发现了两个仅在藏獒和灰狼之间共享的特殊基因变体：HBB 基因和 EPAS1 基因。这两个变体协同作用，提升了氧气利用效率，并在高海拔环境中防止血液凝固。

HBB 与 EPAS1 基因的作用

HBB 基因变体提升了血红蛋白的携氧能力——血红蛋白是红细胞中负责将氧气运输到全身的蛋白质。这一适应使藏獒能够从稀薄的空气中提取更多氧气。

而 EPAS1 基因变体则促进血管生长的同时抑制整体血红蛋白的产生。这样可以防止身体因低氧而过度生成血红蛋白，降低血栓和中风的风险。

进化史上的惊人转折

王的研究表明，藏獒显著的高海拔适应性是在相对较近的时间内获得的，大约在 24,000 年前。这一发现挑战了传统的达尔文“适者生存”观念，展示了物种有时可以通过“借用”其他物种的有利基因来获益。

对其他物种的启示

对藏獒及其适应性基因渗透的研究，对理解其他物种如何适应极端环境具有重要意义。它突显了基因交流在快速进化变化中的作用，并暗示跨物种繁殖可能是地球生命存续与多样化的关键因素。

附加信息

• 藏獒的高海拔适应包括增强的氧气利用效率、降低血液凝固风险以及能够耐受低氧水平。
• 适应性基因渗透使藏獒通过与已适应严酷高原环境的灰狼交配获得了这些适应性。
• HBB 与 EPAS1 基因在藏獒的高海拔成功中发挥关键作用，前者提升携氧能力，后者调节血管生长。
• 该研究提供了证据，表明物种可以通过跨物种繁殖受益，挑战了传统的进化竞争观念。

基因组比较：猫 vs. 老鼠和狗

在通过遗传学研究人类健康时，猫一直被惊人地低估。虽然老鼠和狗一直是遗传研究的传统模型动物，但猫实际上与人类的基因组相似度更高。

这种独特的相似性使猫成为研究人类疾病的有价值模型。它们的基因组结构相似，便于比较并识别人类与猫之间的遗传相似性。

相比之下，狗和老鼠在进化历史中经历了大量染色体重排，使它们的基因组更加复杂，与人类的可比性较低。

猫与基因暗物质

使用猫进行遗传研究的另一个优势是，它们可以帮助我们理解自身基因组中的“基因暗物质”。这指的是不编码蛋白质的非编码 DNA，尽管不提供制造蛋白质的指令，却占据了人类基因组的绝大部分。

通过研究猫的基因暗物质，研究人员可以获得其功能的洞见，以及它可能对人类健康和疾病的影响。

猫和人类的精准医学

对猫的遗传学认识的提升，有望推动针对猫和人类遗传疾病的精准医学发展。精准医学利用遗传信息为个体患者量身定制治疗方案。

例如，多囊肾病是一种在某些猫品种中常见的遗传疾病，也在人类中出现。通过在猫中识别该疾病的遗传基础，研究人员可能开发出同时惠及猫和人的治疗方法。

拓展遗传研究视野

虽然老鼠因成本效益仍可能是遗传研究的热门选择，但猫提供了有价值的补充模型。将猫纳入研究范围，科研人员能够更全面地了解遗传多样性及其对人类健康的意义。

猫基因组研究的具体案例

最近，研究人员公布了迄今为止最详细的猫基因组序列，为遗传研究提供了更为全面的资源。这一新基因组的细节甚至超过了目前最为详尽的狗基因组。

此项研究的目标是创建一本完整的猫 DNA 百科全书，使科学家能够彻底了解猫所有性状的遗传基础。这些知识随后可用于猫健康和人类健康的研究。

结论

猫基因组为研究人类健康提供了宝贵的洞见。它们与人类的基因相似性、在阐明基因暗物质方面的作用，以及在发展精准医学方面的潜力，使其成为遗传研究工具箱中不可或缺的一环。

再次发现失踪的物种

数十年来，人们一直认为新几内亚歌犬已在野外灭绝。然而，一项新的基因研究确认，这些独特犬种的群体仍然存在于巴布亚新几内亚的高地。

新几内亚歌犬因其独特的嚎叫而得名。它与澳大利亚野犬和家犬关系密切，但拥有独特的基因构成，使其与其他犬类区别开来。

野外探险

2016年，由新几内亚高地野犬基金会主席詹姆斯·麦金太尔（James McIntyre）率领的探险队深入巴布亚新几内亚格拉斯堡矿（Grasberg Mine）周围的崎岖地形。团队拍摄了照片并收集了看似新几内亚歌犬的野生犬类粪便样本。

基因分析

2018年，研究人员再次前往采集了三只野生犬的血样。这些样本用于测序犬只基因组，并与圈养新几内亚歌犬及其他犬种的 DNA 进行比较。

基因分析显示，高地野犬确实是新几内亚歌犬的存活群体。关键是，这一野生群体的基因多样性远高于圈养群体，后者仅源自八只个体，且严重近亲繁殖。

保护意义

野生新几内亚歌犬群体的重新发现对保护工作具有重要意义。基因多样性丰富的野生群体为将原始基因重新引入圈养种群提供了宝贵机会，进而提升其长期生存率。

美国国家人类基因组研究所（NHGRI）的遗传学家、该研究的共同作者伊莱恩·奥斯特兰德（Elaine Ostrander）强调了野生犬在保护生物学中的重要性。她指出：“这为我们提供了一个绝佳机会，将这些犬只的原始基因重新引入保护种群。”

对犬类驯化的洞察

野生歌犬的基因组还为犬类驯化历史提供了新线索。它们最近的驯化亲缘关系是东亚犬种，包括中华田犬、秋田犬和柴犬。这表明，歌犬可能在几千年前与这些品种的祖先分离，当时人类及其犬类伙伴向大洋洲迁移。

奥斯特兰德指出，野生歌犬的基因组提供了“一块我们此前缺失的拼图”，有助于阐明犬类驯化的复杂历史。

持续的研究与保护工作

仍需进一步研究，以更好地了解野生新几内亚歌犬群体的生态、行为和基因多样性。保护工作正在进行，旨在保护这些犬只及其栖息地，确保它们为后代持续生存。

新几内亚歌犬的重新发现彰显了自然的韧性以及持续保护工作的意义。这些曾被认为永远失踪的独特犬只如今再次被找到，为我们提供了关于犬类世界历史与多样性的宝贵洞见。

血型

蚊子对某些血型更有吸引力。研究显示，蚊子落在 O 型血者身上的次数几乎是 A 型血者的两倍。B 型血者的吸引程度则介于两者之间。此外，大约 85% 的人会通过皮肤分泌一种化学信号来表明自己的血型，蚊子对分泌者的吸引力比非分泌者更强，无论血型如何。

二氧化碳

蚊子利用上颚触角检测呼吸中释放的二氧化碳，最远可探测到约 164 英尺（约 50 米）外的二氧化碳。因此，呼出二氧化碳量较多的人（如体型较大者）更容易吸引蚊子。这也是儿童被咬的频率通常低于成年人的原因之一。

运动与新陈代谢

剧烈运动会导致体内乳酸和热量积累，使你对蚊子更具吸引力。此外，遗传因素决定了每个人自然分泌的尿酸等物质的多少，这使得某些人更容易被蚊子找到。

皮肤细菌

皮肤上细菌的种类和数量会影响我们对蚊子的吸引程度。大量特定细菌会让皮肤更具吸引力，而细菌种类越多样，皮肤则越不易被蚊子盯上。这可能解释了蚊子特别喜欢叮咬脚踝和脚部，因为这些部位的细菌群落更为旺盛。

啤酒

仅喝下一瓶 12 盎司（约 355 毫升）的啤酒就会让你对蚊子更具吸引力。不过，研究人员尚未弄清原因。无论是汗液中增加的乙醇，还是喝啤酒导致的体温升高，都未与蚊子落脚次数呈明显关联。

怀孕

孕妇受到的蚊子叮咬大约是其他人的两倍。这很可能是因为孕妇呼出约 21% 更多的二氧化碳，且体温平均比他人高约 1.26 华氏度（约 0.7 摄氏度）。

服装颜色

蚊子在寻找人类时会结合视觉和气味。穿着显眼的颜色，如黑色、深蓝色或红色，可能会让你更容易被发现。

基因

估计有 85% 的人对蚊子吸引力的差异来源于基因因素。这些因素可以通过血型、代谢或其他方式表现出来。遗憾的是，目前尚无方法能够改变这些基因。

天然驱蚊剂

有些人几乎不吸引蚊子，研究人员正研究其背后的原因，以期研发新一代驱蚊产品。科学家发现，这类天然驱蚊者会分泌蚊子不喜欢的物质。将这些分子融入高效驱蚊喷雾，有望让任何人都能有效驱赶蚊子。

揭开斯堪的纳维亚的遗传图谱

维京时代（公元750-1050年），斯堪的纳维亚人踏上横跨欧洲、亚洲、非洲和北美的大胆远征。在冒险途中，他们不仅交流了货物、技术和文化，也交换了基因。

古DNA揭示过去

《Cell》期刊发表的一项开创性研究分析了来自斯堪的纳维亚的近300个古人类基因组，时间跨度达2000年。这一遗传宝库为该地区遗传史带来全新认识。

迁徙模式与基因流动

研究发现，来自不列颠与爱尔兰群岛、东波罗的海及南欧的人群迁徙至斯堪的纳维亚。这些地区基因的出现频率随时间与地点而异。

不列颠与爱尔兰血统

维京时代，不列颠与爱尔兰血统遍布斯堪的纳维亚。暗示这些地区的移民可能是基督教传教士、修道士或被维京人掳走的奴隶。

东波罗的海影响

东波罗的海的遗传影响集中于瑞典中部及瑞典波罗的海岛屿哥得兰岛，表明该地区人群在上述区域遗传构成中扮演重要角色。

南欧血统

南欧血统见于斯堪的纳维亚南部遗骸，显示当时可能有南欧人群北上，带来自身遗传背景。

性别偏倚迁徙

耐人寻味的是，研究发现某些地区的迁徙呈现性别差异。来自东波罗的海的女性，以及少量来自不列颠与爱尔兰的女性，对维京时代斯堪的纳维亚的遗传构成产生显著影响。

血统格局变迁

研究还发现，维京时代盛行的某些血统在现代斯堪的纳维亚人中已较少见，表明拥有非斯堪的纳维亚血统的古人对当代基因池的贡献低于预期。

未来研究

研究人员指出，需要更多基因组数据才能彻底厘清非本地血统下降的原因。然而，本研究带来的突破性洞见已彻底改写了我们对维京时代遗传遗产的理解。

长尾关键词：

• 维京时代遗传史
• 不同地区基因在时空中的分布
• 斯堪的纳维亚半岛外来基因组血统的到来
• 东波罗的海女性对维京时代斯堪的纳维亚遗传构成的影响
• 现代斯堪的纳维亚人相较古人非本地血统的下降

城市化：野生动物面临的挑战

城市化极大地改变了地貌，常常损害当地的野生动物。然而，一些物种具有非凡的适应能力，可以在这些陌生的环境中生存和繁荣。其中一个物种是波多黎各凤头安乐蜥，一种在波多黎各的森林和城市中都能找到的小型蜥蜴。

城市蜥蜴的身体适应

先前的研究表明，与生活在森林中的蜥蜴相比，城市蜥蜴表现出明显的身体差异。这些适应包括更大的脚趾垫，其鳞片可以增强它们在光滑表面上的抓地力，以及更长的肢体，这有助于它们在空旷区域更快地奔跑。

城市适应的遗传基础

发表在著名期刊《美国国家科学院院刊》上的一项最新研究深入探讨了这些身体适应的遗传基础。研究人员检查了来自三个城市和周围森林的 96 只波多黎各凤头安乐蜥的基因组。

他们的分析揭示了 33 个与城市化有特定联系的基因，包括那些参与新陈代谢和免疫功能的基因。另一项分析确定了城市蜥蜴中 93 个在肢体和皮肤发育中起关键作用的基因。

与新陈代谢和免疫功能相关的基因

考虑到城市蜥蜴面临的独特挑战，与城市蜥蜴的新陈代谢和免疫功能相关的基因是有道理的。先前的研究表明，城市蜥蜴遭受更高的受伤率、寄生虫感染率和暴露于人类食物的风险。这些领域的适应增强了它们在城市环境中的生存能力和复原力。

与肢体和皮肤发育相关的基因

与肢体和皮肤发育相关的基因为了解城市安乐蜥身上观察到的更粘的脚趾垫和更长的肢体提供了一个潜在的解释。这些适应使它们能够在垂直表面和光滑表面常见的城市环境中有效地导航和攀爬。

城市适应的权衡

有趣的是，研究人员还发现了一组与人类和小鼠疾病相关的基因，这些疾病涉及肢体缩短和畸形。这一发现表明，虽然一些适应在城市环境中赋予优势，但它们可能带来潜在的缺点。

对保护的意义

了解动物如何应对城市化可以为保护工作提供信息。通过识别与城市适应相关的遗传标记，科学家们或许能够预测种群未来将如何应对城市化。这些知识可以指导保护策略，以保护和管理城市野生动物种群。

结论

对城市波多黎各凤头安乐蜥遗传适应的研究为了解一些物种在人类改变的环境中茁壮成长的非凡能力提供了宝贵的见解。它强调了遗传学和生态学在塑造城市适应方面的复杂相互作用，并为旨在保护城市野生动物的保护工作提供了潜在途径。

动物收容所在流浪和被遗弃的狗的照料和寻找住所方面发挥着至关重要的作用。然而，最近的一项研究揭示了这些机构中普遍存在的品种识别问题，而这可能会对狗和潜在领养者产生重大影响。

问题：不准确的品种评估

据发表在《公共科学图书馆·综合》杂志上的一项研究，收容所工作人员仅在 67% 的情况下正确识别了狗的主要或次要品种。当涉及到猜测混种幼犬的品种时，这一数字下降到了仅为 10%。

这种不准确性源于视觉品种识别在很大程度上主观且常常不准确，特别是针对混种狗而言。即使是专家在区分某些品种时也可能存在困难，并且不同的观察者之间通常缺乏共识。

影响：对领养率和狗的福利的影响

品种识别对狗的被领养机会产生了深远的影响。例如，被标记为比特犬混种的狗通常比非比特犬在收容所逗留的时间更长。这是令人担忧的，因为比特犬常常被不公平地污名化为具有攻击性，而错误识别可能导致这些狗被潜在领养者忽视。

此外，不准确的品种识别可能会妨碍有效的行为评估。领养者常常依赖品种成见来预测狗的性格，但是对于混种狗来说，这些假设常常不可靠。至关重要的是，要认识到环境因素和个体经历在塑造狗的行为方面发挥着重要作用。

解决方案：转向个性化评估

鉴于视觉品种识别的局限性，研究人员主张针对收容所的狗采用个性化行为评估。这种方法侧重于评估每只狗独特的个性和气质，而不是依赖品种标签。

行为评估可能包括在各种情况下观察狗、与之互动以及收集有关其过去经历的信息。这种方法提供了对狗的需求及其对不同家庭的适应性的更加准确和全面的理解。

基因检测在品种识别中的作用

虽然视觉品种识别仍然是动物收容所使用的主要方法，但基因检测可以提供关于狗的遗传背景的宝贵见解。DNA 检测可以识别与不同品种相关的特定遗传标记，从而实现更加准确的品种分类。

犬类基因检测公司 Wisdom Panel 参与了《公共科学图书馆·综合》的研究，并分析了 900 多只收容所狗的 DNA。结果显示品种十分多样，其中美国斯塔福德郡梗、奇瓦瓦州和贵宾犬最为常见。然而，只有 5% 的狗被发现是纯种的，这明显低于通常报告的 25%。

基因检测在识别具有复杂遗传背景的混种狗方面特别有用。它还有助于识别可能携带与某些健康状况或行为特征相关的遗传标记的狗。

改进动物收容所的品种识别

为了解决动物收容所中的品种错误识别问题，可以采取一些措施：

• 向收容所工作人员培训视觉品种识别的局限性以及个性化行为评估的重要性。
• 实施标准化的行为评估方案，以确保在评估狗时具有一致性和准确性。
• 利用基因检测来补充视觉品种识别，尤其针对混种狗或来源不明的狗。
• 教育潜在的领养者了解品种成见的局限性以及考虑每只狗的个体特征的重要性。

通过采取这些措施，动物收容所可以提高品种识别的准确性，提高所有狗的领养率，并在狗及其永远的家之间提供更有依据的匹配。

了解教育基因

教育基因与受教育程度或完成的最高教育水平相关的基因。研究人员已经确定了几种在教育成功中发挥作用的基因，包括影响智力、记忆力和注意力的基因。

教育基因和生育能力

最近的一项冰岛研究发现，拥有教育基因的人生育的孩子更少。这是一个令人担忧的趋势，因为它可能导致整个人群智力的下降。

这项研究调查了一个包含大约 130,000 名冰岛人的数据库，并确定了与受教育程度相关的基因。他们发现，在 1910 年至 1990 年的 80 年期间，与寻求接受更长时间教育相关的基因在人群中变得不那么普遍。

研究人员还发现，拥有这些“教育基因”的人生育的孩子更少。这表明教育基因与生育能力之间可能存在联系。

可能的解释

对于为什么拥有教育基因的人生育的孩子更少，有几种可能的解释。一种可能是，这些人只是忙于自己的教育和事业，没有时间生孩子。另一种可能是，教育基因也可能与生育能力有关，因为拥有相同基因但辍学的人也生育的孩子更少。

对智商的影响

教育相关基因的减少也可能导致一般人群平均智商下降。研究人员估计，智商每十年可能会下降 0.4%。虽然这在短期内可能看起来并没有什么重大影响，但从长远来看，可能会产生更大的影响。

是时候担心了吗？

那么，我们是否应该担心教育基因的下降？一些专家认为现在下结论还为时过早。他们指出，尽管教育基因在减少，但教育水平已经提高了几十年。这表明，我们可以通过改善的教育机会来弥补基因的下降。

其他专家则更加担忧。他们认为，教育基因的减少最终可能导致人类智力的下降。他们认为，我们需要采取措施为所有人改善教育机会，无论其基因构成如何。

结论

关于教育基因对人类智力影响的争论可能会持续很多年。然而，有一点是明确的：教育对于人类的进步至关重要。我们需要确保每个人都有获得优质教育机会的机会，无论其基因构成如何。

附加信息

• 智力的遗传学
• 教育与智力
• 教育对智商的影响

失去的骨头

在我们羽毛朋友的手腕中，一个引人入胜的进化故事正在展开。数百万年前，恐龙漫步在地球上，拥有健壮的手腕，能够承受它们的重量。然而，当一些恐龙进化成两条腿的生物时，它们的手腕变得更加纤细，失去了包括豌豆骨在内的几块骨头。

鸟类的诞生

当食肉恐龙飞上天空时，它们的前肢经历了显著的转变。手腕变得更加灵活，可以将翅膀折叠在身体上。在这个转变中，一块新骨头出现在与失去的豌豆骨相同的位置，为翅膀提供支撑。解剖学家最初认为这块骨头是一种新的结构，尺骨。

多罗定律受到挑战

几个世纪以来，生物学家一直相信多罗定律，该定律指出，一旦一个结构在进化过程中丢失，就无法重新获得。然而，尺骨的发现对这一教条提出了挑战。研究人员意识到尺骨根本不是一块新骨头，而是豌豆骨的重新出现。

胚胎的作用

对胚胎发育的研究揭示了进化的可逆性。在现代鸟类的胚胎中，包括鸡、鸽子和长尾小鹦鹉，可以观察到祖先特征的痕迹。这些特征的存在表明，某些结构重新进化的潜力潜伏在遗传密码中。

可逆性的例子

多罗定律也在其他情况下受到质疑。一些螨虫在寄居在动物宿主数千年后恢复了自由活动的存在。类似地，一种来自南美洲的树蛙失去了下齿，但数百万年后又重新进化出来了。

对人类进化的影响

进化的可逆性引发了关于人类解剖变化潜力的有趣问题。尾骨，脊椎底部的细小骨头，是我们作为有尾生物进化历史的遗迹。如果人类适应需要尾巴的生活方式，这种骨头有可能在未来重新进化出尾巴吗？

重新进化的可能性

对鸟类手腕和其他进化可逆性实例的研究表明，结构的丧失并不一定意味着它的永久消失。相反，该结构的遗传潜能可能处于休眠状态，等待合适的环境条件触发其重新出现。这个概念开辟了探索我们星球上生命形式适应性和恢复力的新途径。