早在40萬年前，北極熊跟棕熊還是一家親的時，北極熊還沒有那么白。后來由于某種原因（可能是北極熊覺得伙食條件太差），兩個家族分道揚(yáng)鑣。
北極熊的族長帶領(lǐng)族人熊遷徙到北極。在苦寒之地缺衣少食，但是北極熊勵志要成為“北大荒”食物鏈頂端的那頭熊，于是放棄了“素食者”的身份轉(zhuǎn)變成“肉食者”。
可能是“營養(yǎng)條件”跟上了，北極熊變得越來越富態(tài)白皙，還得到了“豪華皮膚”，進(jìn)化出一身雪白的熊皮大氅。
近日，《美國國家科學(xué)院學(xué)報》上發(fā)表的一篇論文為以上小編一本正經(jīng)的胡說八道提供了有力證明。這是第一個研究北極熊和棕熊全基因組拷貝數(shù)變異(CNV)，指個體之間基因組特定部分拷貝數(shù)的差異)的群體研究。
美國科學(xué)家們從基因組層面對北極熊生態(tài)適應(yīng)進(jìn)行了新的探究。他們明確指出：北極熊的基因拷貝數(shù)在飲食結(jié)構(gòu)從植物轉(zhuǎn)向肉類時發(fā)生了快速變化。
飲食對北極熊CNV的影響
棕熊是雜食動物，主要以漿果、草、香草、樹根和球莖等植物為食，自從與棕熊各自為政后，北極熊迅速進(jìn)化成食肉動物，以海豹和其他動物為食。
研究人員利用現(xiàn)有的原始全基因組DNA序列數(shù)據(jù)，比較了17只北極熊、9只棕熊和2只黑熊基因拷貝數(shù)的差異。
研究結(jié)果表明，這種差異在北極熊適應(yīng)北極的過程中發(fā)揮了重要作用。
美國馬薩諸塞大學(xué)食品研究助理John G. Gibbons表示，他和他的同事觀察到與熊飲食有關(guān)的基因拷貝數(shù)的差異。這項(xiàng)研究解決了一個大的進(jìn)化問題，即飲食如何塑造基因組。
兩個意外的發(fā)現(xiàn)
研究人員在比對全基因組DNA序列數(shù)據(jù)時還意外收獲了兩個奇妙的發(fā)現(xiàn)。在被標(biāo)注為嗅覺受體的基因中，88%的基因在北極熊身上的拷貝數(shù)比棕熊和黑熊要低。Gibbons解釋道：“首先北極地區(qū)的氣味比較少。其次，北極熊主要專注于兩件事——海豹和配偶。它們不像棕熊那樣在叢林中尋找食物。”
另一個發(fā)現(xiàn)是，北極熊比棕熊擁有更少的AMY1B基因副本。AMY1B編碼唾液淀粉酶，這種酶在動物咀嚼植物性食物時啟動淀粉的消化。
Gibbons說:“吃高淀粉食物的人群比吃低淀粉食物的人群有更多的這種基因拷貝。我們在熊身上也發(fā)現(xiàn)了同樣的情況。如果你想想它們的飲食，這是有道理的。”
CNV將是研究自然選擇的新工具
以前傳統(tǒng)的研究方法，CNV很難被檢測到，所以它們總是被忽視。近15年來，隨著DNA測序技術(shù)的發(fā)展，從基因組數(shù)據(jù)中檢測和量化CNVs的計算方法也得到了發(fā)展。此次對北極熊的研究數(shù)據(jù)正好填補(bǔ)這個空白。
這項(xiàng)研究充分顯示了分析CNV在研究自然選擇驅(qū)動進(jìn)化變化時的重要作用。
Gibbons說：“進(jìn)化作用于不同類型的基因變異，以達(dá)到同樣的目的?，F(xiàn)在我們已經(jīng)有了檢測CNVs的技術(shù)，大家一致認(rèn)為，這種類型的突變應(yīng)該與傳統(tǒng)的檢測自然選擇形成的基因組部分的方法一起進(jìn)行檢測。”
研究人員計劃在北極熊基因組研究的基礎(chǔ)上，對另一個物種（智人）進(jìn)行研究。
下一步研究者打算觀察兩個不同的人類群體，看看我們是否在拷貝數(shù)變異上看到相似的差異。
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