世界首项研究揭示沙漠袋鼹的奥秘

本文最初发表于《对话》（The Conversation）。

沙丘之下，隐藏着一种神秘的生物，在沙中滑行。

这不是弗兰克·赫伯特的科幻史诗《沙丘》中阿拉基斯的巨型蠕虫之一。相反，它是一种神秘而微小的哺乳动物，只在澳大利亚的沙漠中发现——袋鼹。

袋鼹有两种相关物种。

Notoryctestyphlops ，或称南方有袋鼹鼠，遍布澳大利亚中部和南部的沙漠。当地原住民 Aṉangu 也将其称为 itjaritjari。 Notoryctes caurinus ，或称北方有袋鼹鼠，发现于澳大利亚西北部的沙漠中。当地土著马尔图人也将其称为 kakarratul。

直到最近，这些神出鬼没的动物几乎都无法被研究。但我们最近在《科学进展》杂志上发表的研究终于开始揭示它们令人难以置信的“沙漠力量”的根源。

很少观察到

袋鼹鼠体型较小，长度与铅笔相当，体重在 40 至 70 克之间。它们的身体呈管状，毛发呈黄色，四肢几乎不从身体两侧伸出。

它们并不像北半球的那些隧道那样修建永久性的隧道，而是在澳大利亚沙漠的松散沙子中“游泳”。

袋鼹鼠的地下生活加上它们栖息的广阔沙漠，意味着它们很少被观察到。事实上，每十年只有少数几次目击事件。

新技术、新见解

新的 DNA 技术可以为人们了解诸如袋鼹等无法在野外进行有效研究的隐秘物种的生活提供一个窗口。

为此，我们的团队与南澳大利亚博物馆的澳大利亚生物组织收藏中心合作，从一只南方有袋鼹鼠身上获取了两份十多年前冷冻的微小组织样本。

从这些样本中，我们提取了生成基因组所需的极长 DNA 片段。这是组成袋鼹遗传密码的每个碱基或“字母”的数字表示。

由于 DNA 既包含如何形成生物体特征的指令，也包含其进化历史的记录，我们能够对这一隐秘物种获得非凡的见解。

独特的改编

袋鼹鼠拥有各种独特的适应能力，帮助它们在恶劣的环境中生存。例如，它们的眼睛很小，位于皮肤下方，这让它们实际上是盲人。

通过将眼睛基因序列与相关有袋动物的基因序列进行比较，我们能够证明袋鼹首先丢失了对眼睛晶状体至关重要的基因。这可能是因为在地下清晰的图像并不那么重要。

随后是视网膜中感知颜色的视锥细胞基因。当眼睛丧失了相当一部分功能后，最后退化的是视杆细胞中活跃的基因，这对弱光条件很重要。

对于生活在地表的哺乳动物来说，这些变化可能是有害的。然而，由于以正确的顺序发生，眼睛基因的逐步退化使袋鼹的祖先能够逐渐改变，而不会损害它们的适应性。

这很好地说明了适应和障碍如何拥有相似的遗传基础，而它们之间的界限则由它们所处的环境决定。

其他特征

通过基因组测序，我们能够研究有袋鼹鼠的其他特征。

例如，我们发现，与青春期睾丸脱落有关的关键基因很可能也在这个物种中退化了。这可能有助于解释为什么雄性袋鼹鼠没有阴囊，睾丸位于腹壁中。

我们还发现袋鼹鼠拥有两个编码血红蛋白的基因拷贝，血红蛋白是红细胞中携带氧气的分子。这一点很重要，因为沙地含氧量低，空气流动不畅。

此外，这种重复的血红蛋白基因通常用于新生哺乳动物。

有袋动物的育儿袋已经是低氧环境，因此袋鼹鼠需要进化出避免幼崽窒息的方法。拥有更多的血红蛋白可能会有所帮助。

追溯鼹鼠的进化遗产

多年来，袋鼹鼠奇特而特殊的特性一直让我们无法确定它的近亲到底是谁。但对其基因组进行测序让我们得以追溯其进化史。

为了做到这一点，我们检查了一种称为逆转座子的特殊类型的 DNA 序列。

这些是短片段的 DNA，它们可以自我复制，并随机插入动物基因组中并代代相传。

我们的研究表明，袋鼹与袋狸和兔耳袋狸是姐妹群，而像塔斯马尼亚恶魔这样的食肉有袋动物则是它们的远亲。

长期衰退

目前，人们对袋鼹鼠种群健康状况几乎一无所知。然而，沙漠是受气候变化威胁最大的生态系统之一。

鉴于此，我们还试图首次了解有袋鼹鼠种群数量随时间如何变化。

通过分析袋鼹鼠基因组的遗传多样性模式，我们能够证明它们可能经历了有效种群规模的长期下降，这一下降始于大约 7 万年前。这与上一次冰河时期的历史变化相吻合，表明这种下降是由于气候变化而不是人类活动造成的。

目前还不清楚数万年来丧失的遗传多样性将如何影响袋鼹延续其适应极端环境的能力。

然而，这些发现强调，可能需要通过基因方法开展新的、更广泛的研究，以确保有袋鼹鼠不会像许多其他澳大利亚哺乳动物一样随着时间的流逝而消失。