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研究穴居盲鱼DNA能进一步了解远古哺乳动物

索马利亚特有的穴居盲眼鱼:安氏坑鱼。它不仅失去了视力,也无法自我修复紫外线造成的伤害。它们与胎盘哺乳类都有这种遗传特征,这可能显示两者在黑暗环境中生活时有类似的

索马利亚特有的穴居盲眼鱼:安氏坑鱼。它不仅失去了视力,也无法自我修复紫外线造成的伤害。它们与胎盘哺乳类都有这种遗传特征,这可能显示两者在黑暗环境中生活时有类似的适应方式。 PHOTOGRAPH COURTESY LUCA SCAPOLI AT THE UNIVERSITY OF FERRARA

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:Jason Bittel 编译:涂玮瑛):人类为何无法招架紫外线?原因可能得从恐龙时代说起。藉由研究一种穴居盲鱼的DNA,科学家认为能进一步了解古代哺乳类。

第一批哺乳类于1亿6000万年前首次出现,当时爬虫类宰制整个世界。科学家现在认为,哺乳类为了躲避那些可怕的野兽而栖息在黑暗中,这可能在哺乳类的基因里留下如今依然可见的痕迹。

当时多数哺乳类的体型不比松鼠大,而且只在夜间出没可能比较安全,因为能避开许多危险动物的尖牙与利爪。

最近于《当代生物学》期刊发表的一项新研究显示,哺乳类有数百万年的时间大多生活于黑暗中,这或许能解释它们为何失去了几乎其他生物都具有的感光能力。

这么说吧,如果你要检验某种乌龟、兰花、珊瑚或什至细菌的DNA,你会找到一小组特别的基因,这组基因使动物能藉由从阳光中某波段吸收的能量,来修复阳光另一波段造成的伤害。

你可以把它想像成一种太阳能板,既受到太阳光的伤害,又同时能被太阳光修复。

这是一种方便有效的手段,科学家称为光致活作用(photoreactivation)。奇怪的是,虽然光致活作用在生物很常见,但人类却没有这种特征。其他的胎盘哺乳类也没有,包括狗、猫、狼獾、鲸鱼等动物。

夜行瓶颈

科学家在其他生物都发现如此有利的演化策略,但我们人类却失去了这种策略,这怎么可能呢?这个嘛,你或许得归咎于恐龙,或者至少该归咎于它们当时有多么恐怖。

多数恐龙在黑暗中并不活跃,而胎盘哺乳类在黑暗中生活了那么长时间,可能影响了它们演化的方式。科学家将这种理论称为「夜行瓶颈」(nocturnal bottleneck),哺乳类的各种特征也支持该理论,例如我们眼睛的形状、视网膜结构、灵敏的嗅觉及听觉,这些特征都表明我们曾长期生活在黑暗中。

德国卡尔斯鲁尔理工学院的动物学家尼古拉斯.福克斯说:「当然,除非我们能建造一台时光机,否则不可能证明〔夜行瓶颈〕。」

不过,福克斯与同事都说,他们已经找到新证据能支持夜行瓶颈理论。在他们的新研究中,发现有另一种动物似乎也失去了以光致活作用修复DNA的能力。

有趣的是,这种动物并非哺乳类,而是一种没有眼睛的小鱼。

紫外线照胚胎

这种没有眼睛的小鱼就是安氏坑鱼。自从安氏坑鱼最后一次见到太阳,已经过了大约300万年。这是因为让这些动物生活的水域与地表相连的水体,已经在很久之前就干涸了,所以它们转而适应了完全栖息在水底洞穴的地下生活。

如今穴居鱼是外表苍白带有淡淡粉色的生物,体型不比万圣节发送的迷你糖果棒还大。原本眼球该在的位置如今只是一片皮肤。

当然,这些穴居鱼不只有这项奇异特征。虽然安氏坑鱼依然拥有光致活作用所需的基因,但它们似乎无法再活化这些基因。

福克斯的团队将穴居鱼胚胎暴露在紫外线辐射下,作用就如同暴露在太阳散发的紫外线中。这些胚胎的死亡率比控制组的斑马鱼胚胎还高,后者似乎至少能在一定程度上自我修复。科学家也检测两种鱼的个别细胞,发现斑马鱼细胞在暴露紫外线后能复原,而穴居鱼的细胞则无法复原。

「我们的研究显示了复原能力的程度。」福克斯说:「即使是这些穴居鱼修复DNA的能力,也会在这种环境里持续改变。」

这种现象与哺乳类演化的关联是什么呢?福克斯说,这显示除了哺乳类以外,至少有一种生物在黑暗中经历许多世代后,也正在失去光致活作用的能力。

情况没那么简单

负责评阅这篇新研究的荷兰格罗宁根大学演化生物学家罗伊欧夫.胡特(Roelof Hut)说,我们可能正在见证穴居鱼「重演」许多年前哺乳类曾经历的过程。

他说:「利用当前或近期的生物过程,让我们有机会窥探更久远的过去,这样的机会非常独特。」

不过,胡特强调,虽然这项研究提供新的间接证据显示哺乳类经历过夜行瓶颈,但并未证明胎盘哺乳类失去光致活作用的方式与穴居鱼相同。

以色列特拉维夫大学的演化生物学家洛伊.马奥尔(Roi Maor)说,穴居鱼也不是与哺乳类比较的最佳选择。「这项研究观察的穴居鱼与外界隔离了300万年。」马奥尔说:「而我们讨论的夜行瓶颈却发生在至少1亿年前,所以这是截然不同的时间尺度。」

马奥尔也说,虽然古代哺乳类多为夜行性动物,但它们可能偶尔还是会见到阳光,毕竟它们并没有被困在洞穴里。

但马奥尔也说,即使有袋哺乳类的先祖也同样栖息在由恐龙主宰的可怕世界,但它们仍然拥有光致活作用的基因,这才是最有趣的事。他说,这种差异是「非常有趣的研究领域,值得探索」。




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