为了留在地球第三极， 它们对身体进行了“大改造”

被称为地球“世界屋脊”的青藏高原拥有世界上最严酷的高原和高山环境，但也有许多生物在那里繁衍生息。最近，第二次青藏科学考察动物多样性保护与可持续利用专题研究组的研究人员通过对麻雀种群基因组的研究，结合心肌和飞行肌组织的形态特征，发现麻雀这一物种对高原环境具有特殊的早期适应机制。

那么，树麻雀是什么时候开始在青藏高原出现的，它们在长期进化过程中是如何调整结构以适应高原环境的呢？带着这些问题，记者采访了相关专家。

树麻雀跟随人类来到高原

麻雀是鲱科麻雀属的27种小鸟的统称。它们的大小和身体颜色非常相似。其中，树麻雀分布广泛。除了极度寒冷的北极、南极和高山沙漠，树麻雀遍布世界各地。树麻雀大多活跃在人类居住的地方。他们性格活泼，但非常警觉和好奇。

那么，树麻雀第一次出现在青藏高原是什么时候？

中国鸟类学学会会长、中国科学院西北高原生物研究所副研究员李来星认为，青藏高原隆升后，许多生物先于人类在这里出现，但树麻雀是与人类一起出现的。“我们通过长期的研究证明，在畜牧业和农耕文化并存的青藏高原，树麻雀的筑巢、繁殖、育雏和越冬等生活史基本上是在村庄和农田周围完成的。因此，我们认为，在青藏高原农耕文化出现后，仅在大约3600年前，麻雀这一物种就从低海拔地区传播到了青藏高原。”

李来兴说，许多物种在地理分布上有亚种分化。亚种分化是由于物种在小范围内对特定环境的长期适应。交配产生的后代将形成一个本地种群。这个地方种群的基因相对保守，并逐渐形成亚种。高海拔地区常见的树麻雀是青藏高原封闭繁殖种群进化形成的适合高原生存的亚种。

获得长期“居住证”的持续演变

物种如何快速有效地适应自然环境的变化是其生存和种群定居的必要条件。

第二次青藏科学考察动物多样性保护和可持续利用专题研究组通过对种群遗传结构、历史动态和全基因组性状基因关联的分析，发现树麻雀心肌和飞行肌在数千年间发生了显著变化，这些性状与它们适应低空气密度、低氧含量等环境的能力直接相关。

研究人员对高海拔和低海拔地区树麻雀的群体基因组进行了比较研究。令人惊讶的是，尽管这两只麻雀的外部特征表现出高度分化，但它们的遗传差异却非常微弱。

这种对比使研究人员有了另一种联想。也许高原树麻雀外部特征的变化可能只是动物短期应激效应的表现。为了验证这个猜想，研究小组对低海拔的树麻雀进行了为期一个月的低氧习服(俗称“水土习服”)实验。研究人员发现，低海拔树麻雀的心肌和飞行肌的相关特性并没有表现出想象中的变化。可见，高原树麻雀的主要特征变化不能简单地从机体对环境的短期适应和做出相应的调整来解释。

遗传基因没有太大的差异，短期压力不会导致相关性状的改变。那么是什么决定了树麻雀适应高海拔生活过程中的一系列变化呢？

研究人员发现，与基因组背景相比，高海拔和低海拔麻雀全基因组中一系列与高原适应性相关的基因(如与肌肉发育相关的基因)具有更高的遗传分化。所谓的遗传分化指的是母亲一代的相同特征，即当遗传给后代中的不同个体时，表现出不同的表现，就像双眼皮母亲一样，其后代也可能表现出单眼皮。在两个树麻雀的对比实验中，研究人员发现与表型性状密切相关的多个基因位点同时发生变化。这种被称为“多基因效应”的作用机制有助于推动高原树麻雀肌肉等表型特征的快速变化。

研究小组发现，与具有长期适应和进化历史的鸟类相比，树麻雀特征的变化可能更处于“亚健康”状态，即多基因效应和生理可塑性变化的交集。

李来兴解释说:“麻雀的这种生理变化不是基因突变。随着环境的变化，动物自身的调节机制会不断地适应新环境的影响，但这不一定是其遗传结构的变化。”

低空进入*的麻雀面临什么挑战

想象一下，如果一只来自“北上官”地区的树雀扇动小翅膀来到青藏高原“旅行”，会发生什么？“当来自低海拔地区的树麻雀来到青藏高原时，首先，像人类一样，它们也会有类似的高原反应，表现为3天内心跳加快。第二次变化发生在3天后，麻雀体内的红细胞密度完全增加，几乎达到了适应低氧高海拔环境的生理极限。如果树麻雀想在青藏高原定居，它需要在身体上做进一步的调整，比如增强心肌和飞行肌肉。随着时间的推移，这种效应将在遗传结构中得到巩固。这就是我们今天看到的艰难的进化过程，当时树麻雀成功地传播到了青藏高原。”李来兴这么说。

此外，高海拔的紫外线强烈，广阔的草原缺乏树木的庇护。草原景观色调单一，艳丽的体色容易被天敌发现……因此，在适应和进化的过程中，树麻雀羽毛的颜色逐渐由棕色和黑色变为浅棕色。

李来兴还介绍说，生活在低海拔地区的树麻雀在进入高海拔地区时，会面临天敌和许多病原体等生物环境的威胁。特别是，动物和病原体之间的斗争不再是简单的“生死”游戏，而是生物物种之间的智能游戏，最终结果是动物和病原体之间的共同进化。

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青藏高原海拔高、地形地貌复杂，是世界中低纬度地区冻土范围最广、面积最大的地区。独特的地理环境造就了青藏高原夏季凉爽多雨、冬季寒冷干燥、紫外线辐射强、空气湿度低等自然环境特征。

据不完全统计，青藏高原共有陆生脊椎动物1047种，其中特有种106种。在这些陆生脊椎动物中，有206种属于28个哺乳动物科，占全国物种总数的41.3%。鸟类学63科678种，*国总种数的54.5%。

李来兴说，为了让动物适应青藏高原低氧高海拔的环境，人体的各种适应机制正在充分发挥作用。

研究人员发现，藏羚羊作为青藏高原上的一个独特物种，心脏重量为214.7克，其心肌收缩性强、心肌细胞线粒体含量增加的特点有利于心脏血液的快速循环和供氧。牦牛肺是高原上的一个特殊物种，具有肺重量大、肺泡多、肺组织毛细血管网发达等特点，有助于改善缺氧条件下的气体交换功能。生活在山地森林中的鸟类也经历了适应性的生理和形态变化，例如为了获得足够的氧气，增加了心脏和肺的质量。