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澳门威斯尼人平台登陆:为什么人类没有黑猩猩

来源:http://www.tessiz.com 作者:澳门威斯尼人平台登陆 时间:2019-09-04 16:18

美国现“变色老鼠” 毛发颜色随环境变化而改变

进化不只给鹿鼠浅颜色 研究发现大量潜在基因会对自然选择有反应

为什么人类没有黑猩猩和大猩猩那样的毛发?——托马斯,4岁,新南威尔士州达灵顿市。

美借用软体动物皮肤变色机理研究新型伪装材料

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(译 / 红猪)我们知道,人类曾经也是有那么多毛发的!但我们不知道为什么后来又没了,其中的原因只能靠猜测。

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不要以为只有变色龙才会耍变色把戏,通过改变肤色来保护自己免受敌人侵害。据英国媒体8月28日报道,科学家最近发现,有一种老鼠也会通过改变自身颜色来保护自己,几千年下来,躲过了被捕食者捕食至灭绝的命运。

研究人员利用大型围场监测鹿鼠的进化。图片来源:ROWAN BARRETT

科学家认为,我们的祖先(想象一下生活在一百万年之前的你的祖母的祖母的祖母的祖母……)经历了一次巨大的气候变化。世界变得比原来热了许多,这意味着人们必须到越来越远的地方去寻找食物了。

据美国福克斯新闻网日前报道,包括乌贼、章鱼在内的软体动物的皮肤会快速地与周围环境保持一致,从而巧妙避开捕食者的猎杀,这要归功于乌贼皮肤上拥有的独特视蛋白。美国科学家打算研究乌贼的这种独特能力,制造出类似的材料以供人类使用。

科学家发现,这种生长在美国内布拉斯加沙丘上的鹿鼠(Deer mice),在发现自己的周遭环境有所改变后,花了8000年时间,将身上的毛发从浅黑色转变为金色。它们居住的环境因在过去1万年间,冰山融化后,沙子遗留在深色的土壤上而产生变化。

从远处看,很难在人群里认出Rowan Barrett,这个长着浓密黑胡子的瘦小男人。但是他的同行却认为,Barrett是可以脱颖而出的。在过去的两年里,Barrett包揽了为年轻进化生物学家设立的几乎所有的主要奖项,包括日前他在2013年进化学年会上获得的多布赞斯基奖。他的成就是:敢于进行规模宏大的实验性进化,以研究自然选择如何构筑生物体的整个基因组。

尼娜·雅布隆斯基博士(Dr Nina Jablonski)是研究古人类的专家,她认为毛发较少的人更加适合长途旅行,因为他们更容易保持凉爽。

莱斯大学、马里兰大学和海洋生物研究室的科学家组成的科研团队将对视蛋白进行重点研究,以弄清软体动物皮肤上的视蛋白如何接收光线并帮助它们调整皮肤模式。视蛋白通常在眼睛内起到感受光线的作用,但在2008年,科学家发现,软体动物的皮肤中也含有视蛋白。

由于淡颜色的老鼠在沙丘地上比较不容易被捕食者发现,能躲过被猎食的命运,世代繁殖,而深色老鼠则相反,因此这些鹿鼠群从黑毛老鼠变成了金毛老鼠。

“事实证明,对于一些曾经被认为很难测试的假说,他并不害怕在自然环境中对其进行深入研究和测试。”美国奥斯汀得克萨斯大学进化生物学家Robin Hopkins说,“他有着令人难以置信的毅力。”

你的毛发较少,就能行走较长的距离,也由此能吃到更多食物。而你要是毛发较多,那么走不了多远就会觉得炎热,这样你能找到的食物也会比较少,很容易就会挨饿了。

软体动物之所以会“伪装”,除了其在海洋中的敌人非常多之外,它们没有天生的防化武器,唯一的逃生方式是使自己看起来不像自己。但与变色龙通过血液中的荷尔蒙来改变外貌不同,软体动物通过神经系统制造伪装色,以快速让皮肤颜色与周围环境一致,这一过程可能耗时几秒、几分甚至几小时。

据哈佛大学教授卡特琳指出,他们最近从老鼠身上发现了导致鼠毛变色的明显基因改变迹象,这也是在沙丘形成后才产生的变化。

Barrett现工作于在内布拉斯加州的沙丘地区,生活在当地浅色沙丘上的老鼠的颜色比周围草原上的老鼠颜色要浅。长期以来,研究人员一直假设沙丘老鼠是由于猫头鹰这样的捕食者而颜色变浅,以便保护自己不被捕食者发现。而且相关研究断定,这些老鼠体内被称为“刺鼠”的与色素相关的基因发生了变化。

于是毛发较少的人都活到了成年,生了孩子。然后,就像你眼睛和头发的颜色会和父亲或母亲相同一样,那时候的孩子们也从父母亲那里继承了较少的毛发。这就是为什么今天的人类没有太多毛发。

澳门威斯尼人平台登陆,软体动物本身并不拥有颜色视觉,那么它们如何让“伪装色”与背景颜色完美地贴合呢?科学家们发现,软体动物的皮肤内包含有与视网膜内一样的视蛋白,这意味着,皮肤内的某些物质能探测到光并对其作出反应。

科学家的分析显示,整个鹿鼠群的变色过程花了大约8000年时间。

但是Barrett对此并不满意。他说:“这是进化生物学中存在时间最长的假说之一,不过从未于自然条件下在鹿鼠中被直接证实过。”

那么为什么其他动物有毛发呢?

科学家们正在携手寻找乌贼皮肤中能探测不同波长光线的视蛋白,同时厘清软体动物体内的这些视蛋白如何被构建以及如何将传感器嵌入该材料中使人们能使用动物采用的方式来感知光纤和色彩等问题。

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在进化学会议上,Barrett称,他的初步研究结果表明,浅颜色确实能保护沙丘老鼠——但是其他基因可以帮助老鼠茁壮成长。加利福尼亚大学河滨分校进化生物学家David Reznick表示,实验结果显示,“在适应自然的过程中,还有其他因素在起作用”。

所有哺乳动物(温血动物)都有体毛,这能保护它们的皮肤免受暴晒,也能防止皮肤被割伤或者擦伤。不过每一种动物也会出于各自原因而拥有不同种类的毛发,比如说:

莱斯大学的工程师们计划使用该团队的成员斯蒂芬:林克制造出的纳米材料来制造新式的“伪装”材料,这种材料能用与软体动物的皮肤相同的方式看到光线并快速改变颜色。

作为哈佛大学的博士后,Barrett于2010年开始进行相关工作。他和同事捕捉了几百只在深色和浅色地面生活的内布拉斯加州鹿鼠,并对其进行了分类。他们对鹿鼠的DNA进行取样和标记。然后,研究人员在沙丘和附近深色土地的6个50米×50米的围场内放生约100只鹿鼠——其中深色和浅色地面环境各一半。

  • 对于袋鼠和澳洲野狗之类的动物来说,毛发的颜色有很大的用处,因为它能使动物难以被发现。有了毛发,猎物就能更容易地躲开捕食者,捕食者也能更容易地追踪猎物。

美国福克斯新闻网相关报道

围场的钢栅栏高1.5米,并延长60厘米至地下以防止鹿鼠挖洞逃走,但这并不能保护其被飞行的动物捕获。在两年的时间里,每过几个月,研究人员就会捕捉每个围场中所有活着的鹿鼠,检验该啮齿动物的基因变化。

澳门威斯尼人平台登陆 4狮子的毛发让它跟环境浑然一体。图片来源:www.shutterstock.com

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果然,深色鹿鼠在深色土地上活得更好,而浅色鹿鼠在浅色沙地上活得更好。在基因水平上,Barrett的分析证明了“刺鼠”基因的重要性,该基因多个不同的序列在不同的围场环境中或是有利的,或出现进化选择以适应环境。“选择出现在刺鼠基因的相当广泛的区域里,它不仅仅是一种被青睐的突变。”加拿大不列颠哥伦比亚大学的进化生物学家Dolph Schluter说。

  • 大多数动物都需要毛发来阻挡日光的暴晒,不过也有的动物不需要躲避日光,因此没有毛发,比如始终生活在地底的裸鼹鼠就是一个例子。  
  • 鲸和海豚都是生活在海洋里的哺乳动物,它们几乎都没有毛发,因为身上覆盖着毛发就很难游泳了。  
  • 毛发能为身体保持温暖,这一点在寒冷的地方很有用处。海獭长着世界上最暖和的皮毛,因为它们要在北极附近的冰冷海水中生活。  
  • 如果你是像老鼠一样小的动物,那你很容易就会觉得寒冷,这时毛发就很重要了。但如果你是大象那样的巨大动物,那你或许就不怎么需要用毛发来取暖了。

但是在实验过程中,很多与色素不相关的基因也发生了变化。Barret报告称,该分析揭示,“潜在的大量基因会对自然选择有所反应”。不过他并不清楚哪些变化会影响鹿鼠的何种特征。Barret正在进行调查,并怀疑一些特征其实与捕食者无关。例如,有些特征可能使一只鹿鼠更加健康,或更有能力找到食物。

澳门威斯尼人平台登陆 5体积够大又生活在热带的大象,就不太需要毛发。图片来源:youtube

“我们已知的很多关于进化选择的想法都很粗糙。”Schluter说,“当开始做实验时,我们会很惊讶地发现一些我们没有预料到的事。”

大型动物要保暖是比较容易的。这或许也能解释为什么像猴子之类的小型灵长类动物要比黑猩猩、大猩猩和红毛猩猩等大型灵长类动物拥有更厚的毛发。(不过这解释不了为什么人类的毛发这么细、这么短……可见有许多问题是连科学家也答不上来的。)

《中国科学报》 (2013-07-18 第3版 国际)

顺便再多说一句。

当我们失去毛发,我们的皮肤就在太阳的暴晒下失去了防护。科学家认为,人类失去毛发的时候也就是人类的肤色变深的时候,因为深色皮肤能比浅色皮肤更好地在烈日下保护你。

遗传学家艾伦·罗杰斯(Alans Rogers)是专门研究基因的(也就是你的身体从父母那里继承的一套指令)。据他的估计,制造深色皮肤的基因(指令)是在略早于100万年之前刚刚产生的。因此可以认为,那也是我们的祖先开始失去毛发的时候。

我们的回答还是不够直截了当,希望你没有因此觉得失望。不过反过来说,这也意味着我们仍然有一个谜题等待解决,很有趣不是吗?(编辑:游识猷)

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