《PLoS生物学》：遗传研究揭示卵生向胎生的变迁

图片说明：乳汁和胎盘的出现作为一种替代营养方式，让哺乳动物在进化中不再依赖卵生。
            （图片来源：Rasmus Kaessmann）

包括人类在内的哺乳动物为何不是从蛋中孵化出来的？瑞士科学家的一项最新研究，找到了令哺乳动物通过胎生和哺乳方式繁殖后代的遗传变化基础，并且证实了这些改变是在进化史上逐渐发生的。该研究表明，乳蛋白基因出现于所有哺乳动物种类的共同祖先中，而且是在编码卵蛋白的基因消失之前。相关论文发表在《公共科学图书馆•生物学》（PLoS Biology）上。
地球上总共有三种类型的哺乳动物，分别是最普遍的胎盘动物（人类、狗、猪、虎等）、有袋动物（袋鼠和负鼠等）以及单孔目动物（鸭嘴兽以及某些针鼹鼠）。尽管都是哺乳动物，但这三类物种的繁殖策略是很不同的。胎盘动物有很长的孕期，并通过复杂的胎盘结构为胚胎提供营养，哺乳期相对较短；有袋动物尽管胎盘结构与前者相似，但怀孕期要短得多，随之而来的是很长的扩展期——幼仔开始吃组分能够改变的奶水，从而满足其变化着的营养需求；而单孔目动物是远古卵生哺乳动物中的一目，它们通过产带有卵黄的蛋来繁殖后代。尽管单孔目动物的确要用乳汁来喂养幼仔，但这是通过一小块皮肤的分泌完成的，而非典型的乳头。
在最新的研究中，瑞士洛桑大学基因组整合研究中心的Henrik Kaessmann等人对这三种哺乳动物的代表物种进行了遗传学研究，并将得到的结果与典型的卵生动物——鸡进行了对比分析。结果表明，这三类哺乳动物具有相似的遗传区域。这意味着编码酪蛋白（乳汁中的一种蛋白质）的基因在它们2亿至3.1亿年前的共同祖先中就已经存在，早于胎盘的进化。
此外，研究人员还留意了鸡体内三个编码卵黄蛋白原（蛋中的一种蛋白质）的基因，结果发现，在单孔目动物中，仅存一个这样的功能基因，而在另外两种哺乳动物中，所有的三个都成了“伪基因”——它们的DNA区域仍与功能基因十分相似，但包含的少许差别能有效地关闭该基因。
进一步研究表明，这三个基因向伪基因的转变是先后发生的，最晚的一个在距现在大约3000万至7000万年前丧失了功能性。; P- M! U- o6 y& ?
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新的研究结论表明，哺乳动物在停止产卵之前就已经可以产奶。实际情况很可能是，随着哺乳能力的出现，物种对卵黄和卵生方式作为后代营养来源的依赖性降低，最终，对胎盘的“认同”让哺乳动物中的绝大多数抛弃了卵生方式。即便是与产卵相关的基因发生变异，成为伪基因，也再不会影响到这些动物的健康和适应性。（科学网 任霄鹏/编译）
（《公共科学图书馆•生物学》（PLoS Biology），doi:10.1371/journal.pbio.0060063，David Brawand, Henrik Kaessmann）