树懒基因组测序显示,影响线粒体的基因发生重复,与其极低代谢率相关。

树懒为何这么慢?基因测序揭开谜题

树懒是地球上最慢的哺乳动物之一。二趾树懒Choloepus didactylus一天绝大多数时间倒挂在树枝上,只在排便、进食和交配时移动。这种近乎静止的生活方式一直让生物学家好奇:它的慢从何而来?一项发表于BMC Biology的基因组测序研究给出了初步答案,二趾树懒的基因组暗示它如何在“慢车道”上生活。

研究由Uliano-Silva等人完成,对二趾树懒Choloepus didactylus进行了全基因组测序。测序结果显示,与线粒体相关的基因发生了重复。线粒体是细胞的能量工厂,负责为细胞提供能量。线粒体相关基因的重复,意味着树懒细胞内能量代谢的调控可能发生了变化,这种变化与其极低的代谢率直接相关。

树懒的代谢率远低于同等体型的其他哺乳动物。它们的食物主要是树叶,营养和热量都很低,消化一周才能完成。为了在低能量摄入下生存,树懒演化出了极端节能的策略:减少活动、降低体温、放慢心率。基因层面的发现,为这种生活方式提供了分子层面的解释。线粒体基因重复可能让树懒对能量产生和利用的调控更加精细,从而在低代谢状态下维持基本生理功能。

树懒的慢并非缺陷,而是经过数百万年演化形成的生存策略。它们的天敌主要是角雕和美洲豹,这两种捕食者都靠视觉发现猎物。树懒慢到几乎不动,毛上还长着绿藻提供伪装,让捕食者很难发现。基因测序的结果进一步说明,树懒的慢是全方位的,从行为、生理到分子层面都高度协调。

这项研究不仅解释了树懒的奇特生活方式,也为理解哺乳动物代谢演化提供了新视角。线粒体基因重复在哺乳动物中并不常见,树懒的这一特征提示,基因组层面的变化可能比此前想象的更频繁地参与到极端生活方式的演化中。研究人员表示,下一步将深入分析这些重复基因的功能,确认它们在能量代谢中的具体作用。

树懒的演化策略与其他慢代谢动物有相似之处。考拉、大熊猫等也演化出了低代谢率适应低营养食物,但树懒在代谢率降低的程度上更为极端,是同等体型哺乳动物中代谢率最低的。其体温调节也较为松散,体温随环境波动,进一步节省维持体温所需的能量。这些生理特征与基因层面的发现共同构成了树懒慢生活的完整图景。

二趾树懒主要分布在中南美洲热带雨林,依赖特定的树冠 habitat。栖息地破坏和碎片化对其生存构成威胁。理解树懒的基因组特征,不仅有助于揭示其独特生理学的分子基础,也为保护这一演化上独特的类群提供了科学依据。慢生活策略在稳定的热带雨林环境中行之有效,但在快速变化的环境下,低代谢率也可能成为生存的负担,使树懒更难应对食物来源变化和栖息地丧失。

原文:https://www.nature.com/articles/d41586-026-01869-y