??狓（一種脖子相對(duì)正常、生活在剛果雨林的動(dòng)物）的基因組，發(fā)現(xiàn)了與長(zhǎng)頸鹿獨(dú)特體型（尤其是長(zhǎng)脖子）相關(guān)的關(guān)鍵基因和突變位點(diǎn)。2016年發(fā)表在《自然·通訊》上的研究是這一領(lǐng)域的里程碑。

以下是科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵基因和突變類型：

FGFRL1 (成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體樣1)

• 關(guān)鍵性： 這是目前發(fā)現(xiàn)的與長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)脖子最直接、最重要的基因。
• 突變類型： 在長(zhǎng)頸鹿的FGFRL1基因中發(fā)現(xiàn)了多個(gè)獨(dú)特的錯(cuò)義突變，這些突變集中在編碼其胞外結(jié)構(gòu)域（特別是靠近FGF配體結(jié)合區(qū)域）的外顯子上。其中一個(gè)特別關(guān)鍵的突變簇位于第9外顯子附近。
• 功能影響：
  • 這些突變顯著改變了FGFRL1蛋白的結(jié)構(gòu)。
  • 實(shí)驗(yàn)證明，突變后的長(zhǎng)頸鹿FGFRL1對(duì)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子信號(hào)產(chǎn)生了抵抗性或拮抗作用。
  • FGF信號(hào)通路在胚胎發(fā)育中調(diào)控骨骼生長(zhǎng)板的軟骨細(xì)胞增殖和分化。過強(qiáng)的FGF信號(hào)通常抑制軟骨細(xì)胞增殖和骨骼的縱向生長(zhǎng)。
  • 長(zhǎng)頸鹿的突變型FGFRL1減弱了FGF的抑制信號(hào)，使得骨骼（特別是頸椎）的生長(zhǎng)板能夠持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間、更活躍地增殖，最終導(dǎo)致頸椎骨顯著延長(zhǎng)。
  • 這個(gè)基因的突變也被認(rèn)為與長(zhǎng)頸鹿強(qiáng)大的心血管系統(tǒng)（應(yīng)對(duì)高血壓）有關(guān)。

HOX家族基因 (特別是HOXB3附近)

• 關(guān)鍵性： HOX基因是調(diào)控動(dòng)物身體藍(lán)圖（包括脊柱區(qū)域劃分和椎骨數(shù)量/形態(tài)）的主控基因。
• 突變類型： 在長(zhǎng)頸鹿基因組中，HOXB3基因簇附近發(fā)現(xiàn)了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)變異（大片段的DNA序列差異）。這些變異很可能影響了調(diào)控HOX基因表達(dá)的增強(qiáng)子或其他調(diào)控元件。
• 功能影響：
  • 這些調(diào)控區(qū)域的變異可能改變了HOX基因在胚胎發(fā)育特定階段（特別是頸部區(qū)域）的表達(dá)模式。
  • 這可能導(dǎo)致長(zhǎng)頸鹿頸椎的數(shù)量（雖然主要是7塊，與其他哺乳動(dòng)物一樣）或更關(guān)鍵的是每塊頸椎的形態(tài)（長(zhǎng)度）發(fā)生改變。
  • 后續(xù)研究（如2021年發(fā)表在《科學(xué)報(bào)告》上的工作）也發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)頸鹿頸椎發(fā)育相關(guān)基因（包括HOX基因）的甲基化模式（一種表觀遺傳調(diào)控）與牛等動(dòng)物存在顯著差異，進(jìn)一步支持HOX通路在塑造長(zhǎng)頸鹿頸部形態(tài)中的重要性。

骨骼發(fā)育和形態(tài)發(fā)生相關(guān)基因 (如FGF10, FGFR2, TBX5等)

• 關(guān)鍵性： 除了FGFRL1這個(gè)核心調(diào)控點(diǎn)，其他參與骨骼形成、模式形成和生長(zhǎng)的基因也顯示出加速進(jìn)化的跡象或存在長(zhǎng)頸鹿特異的突變。
• 突變類型： 這些基因上存在正向選擇信號(hào)（意味著自然選擇推動(dòng)了這些基因的變化），并鑒定出一些長(zhǎng)頸鹿特異的錯(cuò)義突變。
• 功能影響：
  • 這些基因的突變可能協(xié)同作用，精細(xì)調(diào)控胚胎期頸部中胚層組織的發(fā)育、細(xì)胞增殖、分化和骨骼礦化過程。
  • 例如，F(xiàn)GF10和FGFR2也參與肢體和骨骼發(fā)育調(diào)控；TBX5參與前肢（與長(zhǎng)腿相關(guān)）和心臟發(fā)育。
  • 這些基因的變化共同促成了長(zhǎng)頸鹿全身性的獨(dú)特體型特征，而不僅僅是脖子。

總結(jié)關(guān)鍵點(diǎn)：

• 核心基因： FGFRL1 上的多個(gè)關(guān)鍵錯(cuò)義突變（尤其是影響其胞外結(jié)構(gòu)域的區(qū)域，如第9外顯子附近）是長(zhǎng)頸鹿骨骼（包括頸椎）能異常延長(zhǎng)的分子基礎(chǔ)，它通過拮抗抑制性的FGF信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。
• 身體藍(lán)圖調(diào)控： HOXB3 等HOX基因附近的調(diào)控區(qū)域變異（結(jié)構(gòu)變異、表觀遺傳調(diào)控）可能決定了頸部區(qū)域骨骼的形態(tài)和發(fā)育模式。
• 協(xié)同作用： 多個(gè)參與骨骼發(fā)育和生長(zhǎng)調(diào)控的基因（FGF10, FGFR2, TBX5等）也發(fā)生了適應(yīng)性進(jìn)化，共同塑造了長(zhǎng)頸鹿的整體體型，包括長(zhǎng)脖子、長(zhǎng)腿和強(qiáng)大的心血管系統(tǒng)。
• 研究方法： 這些發(fā)現(xiàn)主要依賴于長(zhǎng)頸鹿與??狓（作為進(jìn)化上最接近的“正常脖子”對(duì)照）的全基因組比較分析，尋找存在正向選擇信號(hào)、加速進(jìn)化區(qū)域以及長(zhǎng)頸鹿特異性突變的基因。
• 復(fù)雜性： 長(zhǎng)頸鹿的長(zhǎng)脖子是多個(gè)基因協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果，涉及核心信號(hào)通路（FGF）的關(guān)鍵調(diào)控因子（FGFRL1）、身體模式的主控基因（HOX）以及其他骨骼發(fā)育基因。沒有一個(gè)單一的“長(zhǎng)脖子基因”。

重要提示：

• 雖然研究鎖定了關(guān)鍵的基因和區(qū)域（如FGFRL1的第9外顯子附近），但論文通常不會(huì)列出所有突變位點(diǎn)的精確基因組坐標(biāo)（如chrX:12345678 A>T），而是描述它們所在的基因區(qū)域和功能影響。
• 這些發(fā)現(xiàn)是基于特定時(shí)期的研究（主要是2016年），隨著技術(shù)的進(jìn)步（如更精細(xì)的功能驗(yàn)證、單細(xì)胞測(cè)序等）和更多樣本的測(cè)序，未來可能會(huì)有更深入或更新的發(fā)現(xiàn)。但FGFRL1的核心作用已被廣泛接受。

因此，解開長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)脖子的“基因密碼”，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵在于FGFRL1基因上一簇改變其功能的關(guān)鍵錯(cuò)義突變（使其拮抗FGF信號(hào)），以及HOX基因（如HOXB3）調(diào)控區(qū)域的變異，它們共同解除了骨骼生長(zhǎng)的限制并重塑了身體藍(lán)圖。