科技日報記者 趙漢斌
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大約六千萬年前，企鵝失去了飛翔的能力，卻轉而成為鳥類中最強的“潛泳健將”。
在漫長的歷史進程中，企鵝如何演化出能在地球最極端環境中棲居的獨特適應性？近期，通過多學科的聯合，科學家們確定了一組可能支持與體溫調節、潛水、視力、飲食、免疫和體型相關的適應的基因，從而揭示了企鵝的演化歷程與適應環境的分子機制。7月19日《自然·通訊》期刊在線發表了這一研究成果。
“企鵝是最具標志性的鳥類群體之一。由于它們具有適應海洋生態系統和極端生態系統的形態、生理等特征，因此是研究生物二次適應水生環境的范例，也是研究生物適應地球極端環境的重要對象。”中科院昆明動物所生物多樣性基因組學研究課題組負責人張國捷研究員介紹，作為全球變化對生態系統影響的“哨兵”，企鵝對環境變化非常敏感。
此前，張國捷等人與華大生命科學研究院合作，以企鵝為研究對象，融合了系統基因組學、古生物學、生物地理學、形態學、功能與行為學等學科手段，綜合了滅絕物種類群和現生類群的比較分析，對企鵝的演化歷程、環境適應與響應等方面展開分析。
科研團隊在全球范圍收集了囊括化石物種在內的所有已知的74種企鵝的形態及地理等數據，構建了全部24種現存企鵝和近代滅絕的3種企鵝的高質量基因組數據集，并融合了系統基因組學、古生物學、形態學與行為學等手段，綜合了滅絕物種類群和現生類群的比較分析，厘清了企鵝成員之間的演化關系，重建了企鵝的演化歷史。
“通過研究，我們發現大約6500萬年前的時候，企鵝的祖先最先出現在古西蘭地區。”張國捷介紹，大約1400萬年前，現代企鵝的共同祖先才在古南美洲現身，并向南極洲擴散。在南極半島和南極大陸分化形成了著名的王企鵝屬后，其他現代企鵝分支也先后出現。
研究發現，在6000多萬年以來，企鵝形體型逐漸趨向小型化；喙、四肢等形態特征逐漸轉變為更適合海洋環境的特征；企鵝的物種數目由于冰期事件的影響，也與溫度也呈現了相反的變化趨勢。
同時，在演化速率方面，帝企鵝等高緯度的企鵝具有比低緯度企鵝顯著更快的演化速率，表明南極極端環境給高緯度企鵝帶來了較大的環境壓力。伴隨冰期和氣候波動等環境事件，進一步推動了企鵝的遷徙、演化與分化，在一定程度上也促進了高緯度物種對極端環境的適應。
此外，研究團隊還找到一系列與體溫調節、味覺偏好、肢體發育、骨骼生長和免疫系統等多重相關的、受到選擇的基因，從而揭示了企鵝對寒冷環境適應以及水下生活的潛在分子機制。
（圖片來源：中科院昆明動物所）
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