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翠鸟是如何避免脑震荡的
特定的遗传调整似乎可以保护大脑免受每小时 40 公里撞击水的伤害。
翠鸟的遗传调整可能有助于在潜水鸟头朝下扎入水中捕捉鱼时缓冲冲击。
研究人员 10 月 24 日在《通讯生物学》上报告说，对一些潜水翠鸟的遗传指导手册的分析确定了与大脑功能以及视网膜和血管发育相关的基因的变化，这些变化可能有助于在潜水过程中防止大脑受损。研究结果表明，不同种类的潜水翠鸟可能已经通过某些相同的方式适应了在潜水后毫发无损地生存下来，但目前还不清楚遗传变化如何保护这些鸟类。
翠鸟的潜水速度高达每小时 40 公里，这对鸟类的头部、喙和大脑造成了巨大的潜在破坏性压力。芝加哥菲尔德博物馆的进化生物学家兼策展人香农·哈克特说，这些鸟反复潜水，以可能对人类造成脑震荡的方式猛烈撞击水面。 “因此，一定有某种东西可以保护它们免受反复撞击坚硬基质的可怕后果。”
哈克特第一次对鸟类如何保护大脑产生兴趣是在她和儿子的曲棍球队一起工作时，她开始担心反复撞击对人脑的影响。大约在同一时间，进化生物学家查德·伊利亚森加入了博物馆，研究翠鸟及其俯冲潜水行为。
在新的研究中，哈克特、伊利亚森及其同事分析了 30 种翠鸟的完整基因组，其中一些是俯冲潜水，另一些则不是，这些样本是从博物馆冷冻和储存的标本中提取的。保存完好的鸟类来自世界各地；一些潜水物种来自大陆地区，另一些来自岛屿，并且已经独立进化出潜水能力，而不是来自同一个俯冲潜水祖先。研究小组想知道不同的潜水物种是否进化出相似的遗传变化来达到相同的行为。许多翠鸟物种已经发展出这种行为，但尚不清楚这是通过遗传趋同发生的，类似于许多鸟类物种如何失去飞行能力，或者蝙蝠和海豚如何独立发展出回声定位 (SN: 9/6/2013)。
先前的研究发现喙形的趋同性，使翠鸟的喙又长又尖，这使它们能够更有效地潜入水中。哈克特想知道：“它们是否都[通过喙、大脑……和基因]以同样的方式适应俯冲潜水？”
分析显示，有 93 个改变的基因似乎表明了遗传趋同。其中，一个脱颖而出：它是 tau 蛋白制造指令所在基因的调整，当 tau 蛋白正常发挥作用时，它有助于稳定细胞的结构，这可能是帮助鸟类适应潜水的变化，研究小组提出。
在人类中，tau 蛋白与阿尔茨海默病等神经退行性疾病有关，并出现在遭受多次脑震荡的人的脑组织中。哈佛大学的遗传学家蒂姆·萨克顿说：“这是一个非常有趣的假设，即相同的 [tau] 蛋白已被重复利用来减轻翠鸟的这些强烈冲击”，他并未参与这项研究。
但他说，研究中进行的遗传分析类型很棘手。一些确定的趋同基因可能是偶然的，与俯冲潜水行为的进化无关。有必要进行更深入的研究来确定哪些遗传变化与潜水行为相关。
接下来的步骤是测试这些遗传突变和由此产生的蛋白质，特别是 tau 蛋白，在翠鸟身上发挥的作用，以及潜水物种的遗传差异如何保护它们。如果类似的研究能洞察鸟类如何保护大脑，那么研究结果可能应用于为人类开发针对脑震荡和脑损伤的保护策略。但那是遥远的未来了。
哈克特说：“在我们理解基因型及其所有修饰如何转化为我们在自然界中看到的东西之间，还有很长的路要走。” “我们只是刚刚开始提出这些问题。”
本文译自 sciencenews，由 BALI 编辑发布。