華大最新研究重建企鵝基因。(華大供圖)

雖為鳥類，卻不會飛翔;雖然是著名的南極“特產”，但是在非洲、南美、澳大利亞甚至赤道附近，都有它們的身影。企鵝到底是如何從天空飛向海洋，在寒冷和高溫地區都能生存的?

近日，深圳華大生命科學研究院領銜的一項研究，通過多學科聯合的方式，重建了企鵝的起源與演化過程，并以此為案例揭示了環境變化、氣候及地質事件對生物演化的作用，還解釋了企鵝如何二次適應海洋生態環境。研究成果于7月19日發表于《自然·通訊》。

此次研究中，團隊收集了幾乎全部已知的74種企鵝的形態及地理數據(含化石物種)，并構建了所有24種現存企鵝和3種近代滅絕企鵝的高質量基因組數據集，在融合了系統基因組學、古生物學、形態學等方法后，終于重建了企鵝的演化史。

約6500萬年前，在恐龍大滅絕后不久，企鵝的祖先在古西蘭地區(今新西蘭大陸)出現了。約3400萬年前，南極冰蓋形成，這個時期也出現了不少巨型企鵝物種。約1400萬年前，現代企鵝的共同祖先出現在了古南美洲。約260萬年前，第四紀冰期到來，地球氣候發生了劇烈的變化。企鵝在這個時期發生了快速演化事件，并在較短時間內分化出了大部分的現生物種。

“傳統上認為熱帶或溫帶生物相對極地生物會有更快的演化速率。”論文共同第一作者、華大研究院周程冉博士表示，“但我們發現帝企鵝等高緯度企鵝，具有比低緯度企鵝顯著更快的演化速率，這表明南極極端環境給高緯度企鵝帶來了較大的壓力，而氣候波動等環境事件則進一步推動了企鵝的遷徙、演化與分化，在一定程度上也促進了高緯度物種對極端環境的適應。”

據悉，本次研究找到了企鵝適應環境的“基因秘訣”，揭示了企鵝適應寒冷環境和在水下生活的潛在機制。

由于海水的吸收作用，光被迅速削弱，僅有少量短波長光能到達水下約200米的深度。所以相比空氣，海水的透光性要差得多。因此水下視力一直是潛鳥面臨的大問題。而在企鵝中，一些光敏感相關的基因生了突變，影響了光傳導通路，促進了其對藍光、紫外光的識別，讓企鵝具備了暗光環境下敏銳的視覺。因此憑借多視覺基因改變的方式，企鵝獲得了更好的水下視力。

作為世界上潛游能力最強的鳥類，企鵝素有“海洋之舟”的美稱。其血紅蛋白和肌紅蛋白具有顯著區別于其它鳥類的保守位點，而這些特征能讓企鵝更高效地利用血液中的氧氣，使其自身成為“高效富氧艙”，延長了潛水時間。(首席記者 袁斯茹)