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靠“泡”溫泉定居世界屋脊的蛇
我國有一種特有蛇類
竟能適應高寒的青藏高原
并定居在了
海拔3700～4850米的高原面上
成為世界上
分布海拔最高的蛇類之一
它們之所成為家族“另類”
是因為有著一套
極為特殊的生存策略
靠“泡”溫泉活著
圖片來源：中國科學報
近日，中國科學院成都生物研究所的科研人員揭示了這一特殊物種——西藏溫泉蛇的溫泉適應之謎。
Part1
唯一利用地熱資源生存的蛇類
科學家曾先后在我國發現了三種溫泉蛇，分別是西藏溫泉蛇、四川溫泉蛇和香格里拉溫泉蛇。它們都是青藏高原的特有物種，其中，西藏溫泉蛇是西藏地區的特有種。
圖片來源：中新網（四川溫泉蛇左）天上西藏（西藏溫泉蛇右）
溫泉蛇屬物種大概在2800萬年前逐漸分化形成，當時青藏高原正處于隆升相對較早時期。
如今，西藏溫泉蛇主要分布在雅魯藏布江中下游地熱資源豐富的地區，包括拉薩市、山南地區、日喀則、林芝等地。
“溫泉蛇屬物種隸屬于食螺蛇科，其近緣類群除我國分布的寧陜線形蛇外目前只分布于美洲，且主要在熱帶美洲，它們的生存環境有著天壤之別。”中國科學院成都生物研究所研究員李家堂說。
然而，西藏溫泉蛇之所以能在高寒的青藏高原活著，并不是因為它們真的“抗凍”，而是它們有著極強的尋找熱源的能力。
圖片來源：中國科學報
印度板塊和歐亞大陸板塊的碰撞給高原帶來了無數的地熱資源，溫泉就此出現。西藏的拉薩市的羊八井、羊易、那曲鎮等地，有著很豐富的溫泉資源。
溫泉把來自地心的熱量直接帶到了地表，因而在溫泉附近的地表、土壤溫度都高于其他地方的溫度。
其實，西藏溫泉蛇不會真的長時間“泡”在溫泉里，而是利用溫泉周邊的地熱提升自身體溫與抵抗嚴寒。溫泉周邊較為溫暖的生境如石堆、草甸等都適宜它們生存。有時，它們在提升自身體溫之后會進入到溫泉附近的溪流、河流或靜水塘等冷水里，捕食高山蛙、高原鰍、異齒裂腹魚等。
Part2
明星基因——TRPA1的突變
圖片來源：天上西藏
在漫長的演化歷史中，西藏溫泉蛇是如何成功適應這一獨特的自然環境？
研究人員通過比較基因組學分析發現，與西藏溫泉蛇的溫度感知和調節能力相關的基因發生了進化改變，包括與溫度相關的多個瞬時受體電位（TRP）離子通道等。比如，與溫感相關的TRPV3經歷了快速進化，與冷感相關的TRPM8表現出與其它高原物種共有的快速進化。
“其中最重要的是，我們在西藏溫泉蛇中發現一個明星基因——TRPA1存在特有突變。”李家堂介紹。
在爬行動物中，TRPA1會參與部分蛇類的熱探測，包括紅外探測行為。李家堂解釋，在具有唇窩/頰窩結構的紅外蛇類中，這一基因是它們感知紅外熱源的重要分子元件之一。紅外蛇類感知紅外，主要由于TRPA1的特有突變，通過改變其對溫度的響應閾值來實現。
圖片來源：天上西藏
西藏溫泉蛇經過長期的適應，演化出了依賴地熱資源提供熱能的巧妙生存策略。李家堂也呼吁，保護好西藏當地的地熱資源就是在保護溫泉蛇的天然庇護所。
Part3
抵御缺氧、強紫外線輻射
除了對熱源的高度敏感，西藏溫泉蛇在抵御缺氧和強紫外線輻射的極端生存環境方面，同樣有著特殊的能力。
圖片來源：西藏林業信息網
此前，李家堂團隊通過對溫泉蛇的全基因組測序，發現了27個共有氨基酸替換。其中，他們發現與DNA修復相關的FEN1基因的突變型，比低海拔物種的基因型在紫外線照射下擁有更強的穩定性。這種突變有助于溫泉蛇在高海拔環境中抵抗紫外線輻射。
此外，EPAS1基因被認為是低氧誘導調節通路中的重要基因。科學家曾在藏族人群和青藏高原的哺乳動物中都找到了這一基因的突變現象。
圖片來源：封面新聞 攝影：陳遠揚
李家堂團隊在溫泉蛇中發現了EPAS1基因的突變，它減弱了其調節下游基因紅細胞生成素表達的能力，進而導致溫泉蛇血紅蛋白濃度處于較低水平。這也是溫泉蛇適應高海拔低氧條件的重要原因。
李家堂表示，極端的高原環境可能會使進入高原的人們產生嚴重的高原反應，甚至引發高原病，對高原動物開展極端環境的遺傳機制研究，也可以為人類高原疾病的預防和治療提供幫助。
END
來源：中國科學報
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