我们从食虫祖先那里继承了什么?

▲印度尼西亚苏拉威西北部的Tangkoko国家公园中的一种以蚱蜢为食的眼镜猴。这种眼镜猴有5种可帮助其消化“昆虫大餐”中大量存在的几丁质的几丁质酶基因。这可能是胎盘动物(包括人类)祖先留下的“遗产”。

5月16日,美国加州大学伯克利分校的科学家们在《科学进展》杂志(在线出版)发表论文称,基于107种哺乳动物的基因组分析结果,他们认为6600万年前,哺乳动物的远祖大多数是食虫动物。这是因为,在现代哺乳动物的基因组中仍能发现远祖哺乳动物用于消化昆虫的酶的基因。即使像老虎和海豹这样已经“背叛”先祖、永远不会打昆虫主意的动物,其染色体中也含有这种基因的非功能性片段。

“几乎所有的哺乳动物都还残存着恐龙统治地球时期其小型先祖们遗传下来的虫食基因,”论文作者之一、蒙彼利埃大学博士后研究员Christopher Emerling说。遗传学证据独立证明了古生物学家多年前根据化石形状和早期哺乳动物牙齿得出的结论。“这些动物都是虫食性的,而在恐龙们灭绝之后,哺乳动物开始改变它们的‘食谱’。” Emerling说,“这一发现或可解释几丁质酶的其他作用。几丁质酶不仅存在于肠道中,还存在于唾液腺、胰腺和肺部(或与哮喘有关)。”

除帮助消化昆虫坚硬外壳的基因外,人类基因组中还有其他3种几丁质酶基因的残留片段(非功能性)。Emerling认为,这些基因残留对于人类或灵长类动物来讲,并非是独一无二的,而是可以追溯到先祖的胎盘哺乳动物。Emerling等还发现,饮食中昆虫所占比例越高的动物,其几丁质酶基因越多。目前,唯一一个具有5种几丁质酶基因的物种就是高食虫性的,而先祖胎盘哺乳动物可能有5种几丁质酶,因此Emerling等认为,这强有力地证明了先祖们是高食虫性动物。喜食蚁类的土豚和犰狳就有5种几丁质酶基因,而“昆虫爱好者”眼镜猴,可能是唯一具有如此多功能性几丁质酶基因的灵长类动物。

在动物基因组数据库,麻省理工博德研究所及哈佛大学同僚新近测序信息的帮助下,Emerling寻找了与已知几丁质酶基因类似的基因,并发现了4个新的变种。基于已知的基因信息,Emerling可以判断基因是否是功能性的,以及组织中基因的表达和酶活跃情况。Emerling认为,几丁质酶基因还能解答哺乳动物的进化和生理学问题。

编译:雷鑫宇 审稿:alone 责编:南熙