研究人员对企鹅进化史进行了迄今为止最详尽深入的研究,包括确定一系列对水下视觉、长时间潜水、体温调节、饮食和体型等进化而言至关重要的基因。周二他们公布了研究结果。企鹅的历史可以追溯到6000多万年前。
研究人员对20个现存的企鹅物种和亚种进行了基因组排序。由于已知的企鹅物种中有超过四分之三已经灭绝,研究人员还利用骨骼数据分析了50种化石物种。
研究人员说,企鹅与信天翁和海燕等海鸟拥有共同的祖先。一开始,企鹅进化出了像海雀一样的潜水能力,然后在适应海洋环境的过程中失去了飞翔能力,成为出色的“游泳者”和“潜水员”。
人们所知的最早的企鹅可以追溯至6100万年前,也就是导致恐龙灭绝的物种大灭绝事件发生约500万年后。
位于美国康涅狄格州格林尼治的布鲁斯博物馆的鸟类古生物学家丹尼尔·克塞普卡说:“在我看来,企鹅是体现重大进化转变的典型例子,就像鲸的生活方式进化为在水中生活,以及蝙蝠进化出飞行能力一样。”
克塞普卡说:“我们知道企鹅是从会飞的鸟类进化而来的,但这发生在6000万年前,我们需要研究化石记录,以弄清楚这一进化过程是何时、在何处发生的,以及如何发生的。此外,企鹅是一种非常惹人喜爱的生物。它们相爱,它们打架,它们偷东西,由于其滑稽的直立姿势,所以很容易想象它们拥有和人类一样的动机。”
这项发表在《自然·通讯》的新研究阐明,全球气温变化和主要洋流的变化是如何成为企鹅进化的重要推动因素的。
基因突变
克塞普卡说:“我们根据其基因中留下的鲜明特征估计了一下,在过去25万年里每个企鹅物种的种群数量是如何波动的。冰盖面积的变化对企鹅造成了重大影响,那些容易受海冰融化影响的物种也许会因未来全球变暖而承受痛苦。”
研究人员还发现,在鸟类中,企鹅的进化速度是迄今为止所探知的最慢的。
企鹅主要生活在南半球,包括生活在南极洲海岸沿线的阿德利企鹅等物种。加拉帕戈斯企鹅是唯一在赤道以北发现的企鹅物种。
哥本哈根大学博士后研究员、该研究报告的第一作者特雷莎·科尔说,这项研究发现了很可能与企鹅独特的生理适应能力有关的多种基因。
这些基因表现出了基因突变。突变使其视力对色彩的感知范围向光谱中蓝光的方向偏移了。比起红光,蓝光更能穿透海水,到达海面下更深的地方,因此企鹅的这一特征有助于其微调视力,以便适应水下低亮度环境,视觉变得更敏锐。
企鹅身上帮助鸟类分辨出咸味和酸味的基因很活跃。但是,帮助分辨出苦味、甜味和辛辣味的基因已经失去了活性。企鹅也许不再需要那些基因了,因为它们在冰冷的、咸咸的海水中觅食,它们通常会吞下整只猎物,比如鱼、虾和鱿鱼。
企鹅的翅膀骨骼不断变平、变硬,使其能飞翔的羽毛变短小纤细,这有助于其将翅膀变成鳍状肢。它们还缩小了骨骼中空,使骨壁厚度增厚以提高潜水效率,并增强了在肌肉中储存更多氧气的能力,以便长期潜水。
曾经,企鹅比现在的物种体型大得多。在5500万至6000万年前,生活在新西兰的一个企鹅物种比氏库米企鹅直立身高约6英尺。而现存体型最大企鹅物种帝企鹅身高大约3英尺。
来源:参考消息网