缺氧环境中的生命大家知道，海拔愈高，氧气愈稀少。原来它们血液中含有一种胎儿血红蛋白，约占血红蛋白总量的50%～60%。科学家认为，蓝血人种为了适应高山缺氧环境，他们的机体内大量合成了血红蛋白。此洞穴内的生态系统在同外界隔离环境下已繁衍生息了500万年之久。据测定，洞穴内空气中氧含量极低，仅为7%～10%，而正常大气环境中的氧含量为21%。可见，不管动物或人类都能够在缺氧环境中存活。......
2024-05-13
非洲爪蟾和高山倭蛙：基因演化适应极端环境
【摘要】：非洲爪蟾和高山倭蛙已被用于此研究。古老蛙类的代表非洲爪蟾（左）和现代蛙类的代表高山倭蛙（右）数据显示，高山倭蛙的基因组碱基达2.3Gb，和非洲爪蟾相比多出近800Mb，差异在于基因组存在的转座元件数量较多[2]，重复序列的种类和数量也不尽相同。对于生活在西藏高原的高山倭蛙而言，低氧、强紫外线、昼夜温差比较大，是其生存的严峻考验，物种必须通过表型和基因演化以适应极端环境。
就算把青蛙用于杀虫、食用、防腐或是制成毒剂，也没能让青蛙“物尽其用”。对于科学家来说，青蛙的价值还在于它特殊的演化地位：作为从水生到陆生过渡的两栖动物，青蛙对搞清楚脊椎动物演化的价值极高。
非洲爪蟾和高山倭蛙已被用于此研究。前者古老，后者现代[1]，两者恰好适合用来对比研究。
古老蛙类的代表非洲爪蟾（左）和现代蛙类的代表高山倭蛙（右）
数据显示，高山倭蛙的基因组碱基达2.3Gb，和非洲爪蟾相比多出近800Mb，差异在于基因组存在的转座元件数量较多[2]，重复序列的种类和数量也不尽相同。由此，许多变异得以出现，就有更丰富的基因型交由自然选择；如此一来，不同种类的青蛙为了适应不同环境就形成了千奇百怪的性状，这些性状又赋予了青蛙不同的功能。
对于生活在西藏高原的高山倭蛙而言，低氧、强紫外线、昼夜温差比较大，是其生存的严峻考验，物种必须通过表型和基因演化以适应极端环境。
即便如此，染色体之间重排却是不多的。或许正是因为如此，存在了几亿年的青蛙虽然品种各异，但是仍然属于一个大家族。也许，在未来，还会有其他身怀绝技的新蛙种出现。
参考资料
1.Samgina T.Y.，Vorontsov E.A.，Gorshkov V.A.，et al.Composition and antimicrobial activity of the skin peptidome of Russian brown frog Rana temporaria［J］.J Proteome Res.2012 Dec 7；11（12）：6213-22.
2.吴相钰，陈守良，葛明德.陈阅增普通生物学［M］.北京：高等教育出版社，2014.
3.Sun Y.B.，Xiong Z.J.，Xiang X.Y.Whole-genome sequence of the Tibetan frog Nanorana parkeri and the comparative evolution of tetrapod genomes.PNAS.2015 Mar 17；112（11）：E1257-62.(www.chuimin.cn)
4.周庆峰，赵文锋，张向飞.蛙皮活性抗菌肽最新研究进展［J］.中国农学通报，2011，27（33）：217-220.
5.Yang X.，Lee W.H.，Zhang Y.Extremely abundant antimicrobial peptides existed in the skins of nine kinds of Chinese odorous frogs［J］.J Proteome Res.2012 Jan 1；11（1）：306-19.
6.McMahon T.A.，Sears B.F.，Venesky M.D.，et.al.Amphibians acquire resistance to live and dead fungus overcoming fungal immunosuppression［J］.Nature.2014 Jul 10；511（7508）：224-7.
7.Hellsten U，Harland R M，Gilchrist M J，et al.The Genome of the Western Clawed Frog Xenopus tropicalis［J］.Science，2010.328（5978）：633-6.
8.Session A M，Uno Y，Kwon T，et al.Genome evolution in the allotetraploid frog Xenopus laevis.［J］.Nature，2016，538（7625）：336.
【注释】
[1]目前大部分（95%以上）蛙类都是现代蛙类。
[2]转座元件指能从同一条染色体的一个位点转移到另一个位点，或者从一条染色体转移到另一条染色体上的DNA序列。生物染色体中转座元件越多，可能出现的变异就越多。
有关生命密码： 你的第一本基因科普书的文章
- 详细阅读
-
驯化苹果：揭秘基因贡献与适应环境详细阅读
而且，野生同类完全可能对人工栽培品种的基因库做出自己的贡献。这项研究显示，与中亚苹果相比，今天人工栽培苹果的基因结构更多的是与欧洲野苹果有关。二者祖先中大约有同等数量的“西弗斯苹果”基因。影响苹果品质的基因是从苹果始祖——“西弗斯苹果”中继承并保存下来的。相比之下，在苹果从天山的树林中向外传播时，所到地区野生苹果的基因对于苹果适应所生长的环境则有贡献。......
2023-10-31
-
夜遇记：深秋高山奇蛙胡子蛙的秘密详细阅读
为什么又叫“胡子蛙”？到了深秋11月，绝大多数两栖动物都已进入冬眠，而此时却正是崇安髭蟾的求偶时节。当天晚上，一行人驱车来到海拔约1000米的高山上，在一条溪流附近停车。这地方“锤锤”以前做调查时来过。时值11月底，又是在这么高的山上，气温之低可想而知。由于高山上水温低，崇安髭蟾的蝌蚪要经过1～2年才能完成变态，成为成蟾。......
2023-10-30
-
非洲的地理环境和历史发展详细阅读
15世纪，随着欧洲的海外扩张使各地区的民族相互发生直接交往，世界历史的地区性阶段宣告结束。鉴于这些原因，本书后两章将叙述非洲、南北美洲和澳大利亚的历史。然而，历史上，非洲与欧亚大陆隔绝的程度，比根据上述情况得出的印象要严重得多。这一与世隔绝至今仍是非洲大陆发展中的一个首要而又持久的因素。本章将首先论述导致与世隔绝的地理环境，然后叙述非洲大陆的民族及其历史发展的性质。......
2023-11-23
-
IDEO借助非洲极端用户启发设计详细阅读
设计背后的故事 惠普与通用远程交易仪一个两人团队前往乌干达，他们深入各种各样的乡村社区和首都坎帕拉，与当地妇女交谈，了解有关小额低息贷款的真实情况。在非洲的乡村，电子产品的使用并不普遍。我在前文中提到过，找出极端用户会有什么好处，以及为什么多数引人注目的洞察来自对边缘市场的探究。这么做的目的，不只是为这些远离主流的边缘人群进行设计，更重要的是从他们的激情、知识或仅仅从他们的极端状况中获得灵感。......
2023-12-07
-
集体智慧的演化与生物适应详细阅读
不过在发展趋势方面，集体智慧更基本的特征则是演化。我们发现，长期以来集体智慧不断演变发展，产生了大量不同类型的集体智慧，其中既有进化，也有退化，甚至会停止变化。此外，那些家养的狗、人工饲养的老虎，以及失去天敌的食草动物，也都可以适应环境，并继续生存下去。所以准确地说，生物是在不断演化的。这意味着，在不断变化的过程中，这些生物会同时发生进化、退化和停滞不前的现象。......
2023-08-06
-
机器人定向演化：打破思维定式，让人工智能适应详细阅读
提到演化，人们脑子里最先想到的一定是生物的演化，这个词和非生物根本不搭，这是一种有色眼镜的思维定式，机器人也是“人”啊，如何不能演化？最早提出人工智能演化的正是阿兰·图灵，他预设在计算机上重现演化的迭代[4]过程。地球上的万物都是演化的成果，定向演化一定也可以帮助人工智能适应环境。所以，通过定向演化，也许人工智能有一天可以把人类从食物链顶端踢下神坛。......
2023-06-27
-
混凝土损伤演化跨尺度自适应分析详细阅读
在建立了混凝土损伤跨尺度演化过程的自适应模拟方法以后，要实现损伤跨尺度演化过程自适应分析，还需要建立其有限元分析基本方程组。因为在Ωmacro中混凝土处于线弹性阶段，所以可以表示为：其中为连接子区域Ωmacro与Ωtrans的拉格朗日乘子为连接子区域Ωtrans与Ωmeso的拉格朗日乘子。基于损伤力学的有效应力概念，有效应力张量表示为：由此可得到：为便于有限元程序实施，需要将方程～离散化，组装成有限元基本方程组。......
2023-08-26
相关推荐