研究发现蜂鸟的盘旋飞行可能是因为基因丢失而进化而来的 _蜂鸟

研究发现蜂鸟的盘旋飞行可能是因为基因丢失而进化而来的
据美国物理学家组织网（作者：Stephanie Mayer-Bömoser，Senckenberg研究所和自然历史博物馆）：蜂鸟原产于北美和南美，是世界上最小、最敏捷的鸟类之一。它们通常只比拇指大一点，是唯一一种不仅可以向前飞，还可以向后或侧向飞行的鸟类。它们特有的悬停飞行使这成为可能。
然而，悬停对能量的要求非常高。在《科学》杂志上发表的一项基因组研究中，由德国法兰克福LOEWE罗意威转化生物多样性基因组学中心（LOEWE-TBG）的Michael Hiller教授领导的国际科学家团队研究了新陈代谢的进化适应，这可能使蜂鸟具有独特的飞行能力。
在悬停期间，蜂鸟每秒扇动翅膀多达 80 次，产生特有的嗡嗡声。在动物王国中，没有其他形式的运动消耗更多的能量。因此，它们的新陈代谢全速运行，比任何其他脊椎动物都更活跃。为了满足它们的能量需求，蜂鸟依靠花蜜中的糖。蜂鸟的新陈代谢也有一些独特的特征：它们吸收糖分快，具有处理糖分的高活性酶，并且可以像葡萄糖一样有效地代谢果糖——例如，不像人类。
来自法兰克福和德累斯顿的研究人员现在已经发现了这如何有利于允许蜂鸟盘旋的飞行肌肉细胞。在他们的研究中，他们对长尾隐士（Phaethornis superciliosus）的基因组进行了测序，并将这种和其他蜂鸟基因组与其他45种鸟类的基因组进行了比较，如鸡，鸽子或鹰。
他们发现编码肌肉酶FBP2（果糖双磷酸酶2）的基因在所有研究的蜂鸟中都丢失了。有趣的是，进一步的研究表明，这种基因已经在所有现存蜂鸟的共同祖先中丢失了，在大约4800万到3000万年前，盘旋飞行和花蜜喂养进化的时期。
“我们的实验表明，肌肉细胞中FBP2基因的靶向失活增强了糖代谢。此外，在缺乏FBP2的细胞中，产生能量的线粒体的数量和活性增加。所有这些都已经在蜂鸟的飞行肌肉中观察到，“第一作者Ekaterina Osipova博士解释说，她目前是哈佛大学的博士后研究员，曾是德累斯顿马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所和法兰克福LOEWE-TBG的科学家。
“由于FBP2基因仅在肌肉细胞中表达，我们的结果表明，蜂鸟祖先中该基因的丢失可能是悬停飞行所需的代谢肌肉适应进化的关键一步， ”研究负责人Michael Hiller补充道，他是LOEWE-TBG和Senckenberg自然研究学会的比较基因组学教授。
除了FBP2基因的缺失外，其他重要的基因组变化可能发生在蜂鸟身上。在糖代谢中起重要作用的其他几个基因在蜂鸟中表现出氨基酸变化，可能是由于定向选择。“这些基因的变化与蜂鸟代谢进化适应的相关性需要通过进一步的研究和实验来澄清，”希勒说。
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据科技日报柏林1月15日电（采访人员李山）：蜂鸟可悬停甚至向后飞行，这种特殊的飞行技能非常耗能。科学家们发现，新陈代谢的进化适应，例如缺失果糖二磷酸酶-2（FBP2）基因，可增加糖代谢能力，可能是蜂鸟适应悬停所需的肌肉新陈代谢的重要一步。相关成果近日发表在《科学》杂志上。
原产于北美和南美的蜂鸟是世界上最小但也是最敏捷的鸟类之一。它们通常只有拇指大?。词俏ㄒ灰恢植唤隹上蚯胺尚?，还可向后和侧向飞行的鸟类。然而，它们特有的悬停飞行非常耗能。
德国LOEWE转化生物多样性基因组学中心的迈克尔·希勒教授领导的科研团队研究了新陈代谢的哪些进化适应可能使蜂鸟具有这种特殊的飞行技能。
蜂鸟在悬停飞行过程中高速拍动翅膀，每秒最多可达80次。动物王国中没有其他运动方式比这个更耗能，因此，蜂鸟的新陈代谢必须全速运行，甚至比任何其它脊椎动物更活跃。蜂鸟用花蜜中的糖来满足它们的高能量需求，它们吸收得特别快，与人类不同，它们有高活性的酶，可像葡萄糖一样有效地代谢果糖。
希勒研究团队对长尾隐蜂鸟的基因组进行了测序，并和其它蜂鸟物种的基因组以及其它45种鸟类（包括鸡、鸽子和鹰）的基因组进行了比较。研究发现，在所有接受检查的蜂鸟中，FBP2都缺失了。进一步的调查表明，在大约4800万到3000万年前，在典型的悬停飞行进化和开始以花蜜为主要食物的时期，FBP2已经在所有蜂鸟的共同祖先中消失了。
研究人员解释说，除了FBP2基因的丢失外，蜂鸟可能还发生了其他基因组变化，例如，几个在糖代谢中起重要作用的基因的选择过程导致蜂鸟体内氨基酸发生变化。