独特的基因适应性可帮助世界上栖息海拔最高的哺乳动物生存

研究人员在一项新的研究中报告称，一种栖息海拔高于所有其他哺乳动物的小鼠演化出了意想不到的适应机制，后者使其能够在从海平面到安第斯山脉之巅的环境中繁衍生息。据研究结果披露，安第斯叶耳鼠（Andean leaf-eared mouse）可借助一套独特的代谢与基因适应性组合（其中还包括一种出人意料的降解有毒植物毒性的能力）在极端环境中生存。安第斯叶耳鼠（Phyllotis vaccarum）是世界上栖息海拔最高的哺乳动物：它可在海拔超过 6700 米的地方生存。在这些海拔最高的地区，气温几乎常年处于冰点以下，氧气浓度则仅为海平面的 44% 左右，这会对哺乳动物的生存构成极大的生理挑战。然而，尽管环境如此恶劣，叶耳鼠依然能繁衍生息，其栖息地跨度可从海平面直至高海拔的山巅。使该物种得以独特地生活在如此令人难以置信的环境范围（包括安第斯山脉稀薄、冰冷的空气）中的适应机制，目前尚不完全清楚。Schuyler Liphardt 和同事在此分析了从该物种整个海拔分布范围内的各地点采集的 167 只叶耳鼠的全基因组测序数据。这些标本分别在中安第斯山脉的 5 次极端高海拔考察和其他的低至中海拔高度的调查中采集的。Liphardt 等人将高海拔小鼠个体与低海拔小鼠及一种近缘低地物种进行了比较，并通过模拟寒冷、低氧条件的实验室实验发现，高海拔叶耳鼠产生的体热显著更多，其肌肉和产热棕色脂肪的活性也更高，反映出它们在缺氧环境下也具备更强的保暖能力。令人惊讶的是，这些小鼠并未依赖许多在其他高海拔哺乳动物中常见的氧气运输适应机制（例如改变血红蛋白）。相反，它们似乎依赖于另一套不同的生理和遗传适应机制；这些机制可以提高能量产生、调节血管并帮助其在长期缺氧的状态下维持机体功能。群体基因组学分析发现，尽管高海拔与低海拔叶耳鼠之间存在大量的基因流动，但高海拔叶耳鼠的这些适应性特征仍然得以保留。作者还发现，基因组结构变异似乎并未导致这种适应性。出乎意料的是，基因组证据揭示，参与植物源性化合物解毒的通路得到广泛的选择，表明该物种还演化出了代谢有毒植物的能力。这表明，摄食生态学在海拔相关适应中发挥的作用可能比之前所认识到的要大得多。