环球今亮点！企鹅凭啥适应严寒和水下生活？超强基因揭晓答案

科技日报记者 赵汉斌

大约六千万年前，企鹅失去了飞翔的能力，却转而成为鸟类中最强的“潜泳健将”。

(资料图片仅供参考)

在漫长的历史进程中，企鹅如何演化出能在地球最极端环境中栖居的独特适应性？近期，通过多学科的联合，科学家们确定了一组可能支持与体温调节、潜水、视力、饮食、免疫和体型相关的适应的基因，从而揭示了企鹅的演化历程与适应环境的分子机制。7月19日《自然·通讯》期刊在线发表了这一研究成果。

“企鹅是最具标志性的鸟类群体之一。由于它们具有适应海洋生态系统和极端生态系统的形态、生理等特征，因此是研究生物二次适应水生环境的范例，也是研究生物适应地球极端环境的重要对象。”中科院昆明动物所生物多样性基因组学研究课题组负责人张国捷研究员介绍，作为全球变化对生态系统影响的“哨兵”，企鹅对环境变化非常敏感。

此前，张国捷等人与华大生命科学研究院合作，以企鹅为研究对象，融合了系统基因组学、古生物学、生物地理学、形态学、功能与行为学等学科手段，综合了灭绝物种类群和现生类群的比较分析，对企鹅的演化历程、环境适应与响应等方面展开分析。

科研团队在全球范围收集了囊括化石物种在内的所有已知的74种企鹅的形态及地理等数据，构建了全部24种现存企鹅和近代灭绝的3种企鹅的高质量基因组数据集，并融合了系统基因组学、古生物学、形态学与行为学等手段，综合了灭绝物种类群和现生类群的比较分析，厘清了企鹅成员之间的演化关系，重建了企鹅的演化历史。

“通过研究，我们发现大约6500万年前的时候，企鹅的祖先最先出现在古西兰地区。”张国捷介绍，大约1400万年前，现代企鹅的共同祖先才在古南美洲现身，并向南极洲扩散。在南极半岛和南极大陆分化形成了著名的王企鹅属后，其他现代企鹅分支也先后出现。

研究发现，在6000多万年以来，企鹅形体型逐渐趋向小型化；喙、四肢等形态特征逐渐转变为更适合海洋环境的特征；企鹅的物种数目由于冰期事件的影响，也与温度也呈现了相反的变化趋势。

同时，在演化速率方面，帝企鹅等高纬度的企鹅具有比低纬度企鹅显著更快的演化速率，表明南极极端环境给高纬度企鹅带来了较大的环境压力。伴随冰期和气候波动等环境事件，进一步推动了企鹅的迁徙、演化与分化，在一定程度上也促进了高纬度物种对极端环境的适应。

此外，研究团队还找到一系列与体温调节、味觉偏好、肢体发育、骨骼生长和免疫系统等多重相关的、受到选择的基因，从而揭示了企鹅对寒冷环境适应以及水下生活的潜在分子机制。

（图片来源：中科院昆明动物所）

关键词：