树蛙为何“祖传”滑翔技能？ 破解它或有助防治人类疾病
动物的复杂性状可以分为表型连续分布的经典数量性状、表型间断分布的性状以及其他难以准确度量的动物各类行为和心理等。经典数量性状包括身高、寿命、体重等；表型间断分布的性状主要指人类复杂疾病和动植物复杂抗性性状等，如精神分裂、高血压、骨质疏松、植物抗病性状等。
“物竞天择，适者生存”，古往今来，这一自然法则一直不断地被印证。达尔文提出的这一自然选择学说，是生物种群层次的进化理论，自然选择是生物进化的动力。如果自然条件的变化是有方向的，那么经过长期的自然选择，微小的变异就得到积累而成为显著的变异，由此可能导致亚种或新种的形成。
动物复杂性状就是动物长期适应演化的结果。而对其形成机制的解析一直是一个科学难题，面临难以追溯、难以预测、难以调控的困难局面。近日，在国际学术期刊《美国科学院院刊》新发表的一篇封面研究论文的成果中，中国科学院成都生物研究所（以下简称中科院成都生物所）李家堂研究团队以云南西双版纳地区的“飞蛙”——黑蹼树蛙为研究对象，解析了“飞蛙”树栖适应性复杂性状的遗传基础，阐明了与其攀爬和滑翔行为相关表型的遗传基础。
解析动物复杂性状有重大应用前景
为应对外部环境条件的变化，自然界物种采取了各种各样的进化策略以适应不同的栖息地，如高原、海洋、荒漠等栖息地。例如，两栖动物作为脊椎动物的一个重要类群，就完成了脊椎动物从水生到陆生的过渡，使动物有了向更多样化发展的可能性。
动物复杂性状是动物长期适应演化的结果。如新研究中的树蛙，就演化出一系列树栖适应表型及行为特征以占据树栖生态位。
那么，究竟什么是动物复杂性状？动物的复杂性状可以分为表型连续分布的经典数量性状、表型间断分布的性状以及其他难以准确度量的动物各类行为和心理等，举例来说，“经典数量性状包括身高、寿命、体重等；表型间断分布的性状主要指人类复杂疾病和动植物复杂抗性性状等，如精神分裂、高血压、骨质疏松、植物抗病性状等。”李家堂研究团队成员、论文第一作者吴威说。
吴威解释，有的表型间断分布的性状存在潜在的连续性分布，但在表现型上呈现间断分布特征；有的性状除了受到多种遗传因素影响外，还受到环境等非遗传因素的干扰，其机制相当复杂。“比如植物复杂的抗性性状可能受到光照、水分、或者湿度等环境条件的影响；人类的一些复杂疾病也可能受到其生存环境、个人不良习惯、性格和心情等非遗传因素的影响。”
学界普遍认为，动物复杂性状是动物长期适应进化的结果，是动物多样性存在的主要基础。因此，系统解析动物的复杂性状不仅是一项揭示大自然本质规律的基础性前沿科学工作，也有重大的应用前景。
蹼足是支持树蛙滑翔行为的关键性状
在白垩纪末期大规模物种灭绝事件后，无尾目多个科的物种独立演化出了攀爬和滑翔的相关表型，并成功拓殖树栖生态位，黑蹼树蛙就是其中的代表性物种。黑蹼树蛙隶属于树蛙科，常年生活在热带雨林树冠层，是典型的树栖蛙类，其最高栖息高度达57米，为目前树栖蛙类停留高度的最高纪录。黑蹼树蛙具备强大的滑翔能力，纵身一跃，张开的蹼足就像迎风打开的滑翔伞，能够助力其“飞”越十余米远并平稳降落，因此这种树蛙也获得了“飞蛙”的美名。
中科院成都生物所李家堂研究团队等科研人员猜测，滑翔这一行为与黑蹼树蛙的蹼足有关。根据蹼占指/趾间区域的比例，可将蛙的蹼划分为无蹼、半蹼、全蹼和满蹼等类型，黑蹼树蛙的蹼属于满蹼。
为证实蹼与滑翔的关系，研究人员以满蹼的黑蹼树蛙和无蹼的宝兴树蛙为研究对象，开展滑翔行为学实验。
“我们分别设置了1米、1.5米和2米的跳台，让两种树蛙从跳台落下并记录运动轨迹。结果发现，黑蹼树蛙降落时会尽力撑开四肢和蹼足，轨迹形成一定弧度，且四肢与水平面的夹角明显更小。”吴威说，这一实验确认了树蛙的蹼在滑翔过程中起到重要作用，是支撑滑翔行为的关键性状。
作为一种复杂性状，蹼足的形成并非由单一基因所控制，而是由多基因之间复杂的调控机制形成。为解析这一调控机制，研究团队又提取了黑蹼树蛙和宝兴树蛙蹼足各个生长期的RNA，结合这两种树蛙四肢发育过程的表型和转录组数据，并通过比较基因组学和时序基因共表达网络分析，发现Wnt信号通路相关基因参与了蹼的生长和发育，对树蛙滑翔相关性状的形成起到了关键作用。
“以树蛙为模本，对动物滑翔这种复杂性状的解析，对人们开展动物特殊功能的仿生研究以及人类相关疾病的防治具有重要意义。”吴威认为，黑蹼树蛙为揭开两栖动物树栖适应之谜提供了良好的动物模型。
不是所有树栖蛙类都能滑翔
树蛙滑翔复杂性状的形成是逐渐演变而来的还是存在关键节点？
在物种水平，新物种的形成是逐渐演变而来还是突然出现的可以被认为是进化渐变论与间断平衡论的争鸣。前者认为，变异是普遍存在的，变异的原因和形式是多样的，生物在长期演化过程中经历自然选择，其微小的变异逐渐积累为显著的变异，因此祖先种和现生种之间应该存在一系列连续的、界线不明显的中间类型，化石记录的不完善可能是中间类型缺失的原因。而后者认为，物种可保持长期的稳态，但能在成种作用下跳跃式加速，实现在较短时间内快速演化为新种。
对树栖蛙类而言，几乎所有现生树栖蛙类均起源于白垩纪末期物种大规模灭绝事件之后，科学家推测，物种灭绝事件可能清空了当时的生态空间，而森林生态系统的恢复为树栖蛙类的出现创造了机会。这可能是蛙类拓殖树栖生态位的关键节点。但是需要注意的是，并不是所有树栖蛙类均会滑翔，只有演化出支持滑翔行为的相应表型，如满蹼、皮肤褶以及特殊的身体形态等特征的部分类群才具备滑翔能力。因此，蛙类拓殖树栖生态位的节点不适合直接用于表示其滑翔行为的起源。
“蹼是支持树蛙滑翔行为的关键性状，最先被用于游泳，尤其是后肢的蹼，而后在树蛙中被用于滑翔，这属于性状的功能创新。”研究团队成员推测，从滑翔相关表型的形态演化来看，树蛙滑翔复杂性状的形成可能是逐渐演变的。
蹼可能对树蛙垂直生态位的分化起到重要作用。比如具有满蹼且能滑翔的黑蹼树蛙通常栖息在树冠层，不具滑翔能力且为弱蹼的宝兴树蛙则栖息在高原草甸或沼泽中，而一些具有半蹼的树蛙则倾向于栖息在灌木丛。“这可能是逐渐演化的一种体现，但其具体演化模式及驱动因素还需要未来深入探究。此外，需要注意的是，并不是具有发达蹼的树蛙都可以滑翔，比如白颌大树蛙具有发达的蹼足，但其身形巨大，不具备滑翔能力。”吴威说，团队将不断进行研究，持续探索相关复杂性状的演化机制。
“蛙类滑翔行为是多次独立演化的趋同事件，不同物种间演化路径是否相同需要未来持续的探索。这涉及到一系列复杂的科学问题，如趋同表型是否有相同的分子机制，其演化路径是殊途同归还是单一路径？进化是否可重复等等？这需要我们不断去追问。”在吴威看来，能不能从动物复杂性状的解析中获取一些信号，为人类疾病的防治提供启示，这也是未来要继续探索的。 【编辑:卞立群】 ,树蛙为何“家传”若当来世 滑翔手艺？ 破解它或有助防治人类疾病
相关：
退出排名并不意味着排斥国际交流 退出排名并不意味着排斥国际交流 近日，据媒体报道，中国人民大学决定不再参加国际排名。南京大学此前也明确，学校发展和学科建设均不再使用国际排名作为重要建设目标。兰州大学相关工作人员表示，该校未参加过泰晤士高等教育世界大学排名，之前给QS排名报过一年数据，后来应该没有再跟进。 五花八门的大学排行榜、以论文数量等量化指标为核心的教育评价方式，加重了高校的负担，助长了办学治校的急功近利。当国际排名..
疫情当前，若何守住自己的心理健康“绿码” 疫情当前，如何守住自己的心理健康“绿码” ■ 专栏 疫情之下，人们在与病毒斗争的同时，也要与不良心理情绪斗争。 就在人们对疫情早日消散的期待中，由奥密克戎变异株引发的新一轮新冠疫情，又在北京传播开来。到今天，疫情已经进入第三个年头。面临疫情长期反复，尤其是在大面积社区封控、长时间居家隔离的情况下，人们难免会产生紧张、焦虑等负面情绪，甚至会出现对未来产生不确定性等心理应激反应，而空间的封..
北京部门公园将拆除围栏跟尾慢行交通 部分公园将拆除围栏衔接慢行交通 本报记者 孙宏阳 昨天上午，市交通委相关负责人对近日发布的《2022年北京市交通综合治理行动计划》进行了解读。行动计划提出35条措施、190项任务。到2022年底，北京中心城区绿色出行比例将达到74.6%，市民45分钟以内通勤出行占比达到56%，高峰时段平均道路交通指数控制在6.0以内。本市将重点围绕服务通勤打造品质慢行系统，强化慢行系统与公交、轨道融合发展，为了实现园林绿道与城市..
晋升城市防灾减灾能力，守护夸姣家园 提升城市防灾减灾能力，守护美好家园 ■ 社论 城市灾害的发生以及由此诱发的连锁式终端反应，都不可小觑。 5月12日是第14个“全国防灾减灾日”，今年的主题是“减轻灾害风险 守护美好家园”。设立“全国防灾减灾日”，一方面顺应社会各界对国家防灾减灾关注的诉求，另一方面也提醒国民前事不忘、后事之师，更加重视防灾减灾，努力减少灾害损失。 今年入汛以来，多地迎来最强降雨，给城市防灾减灾带来不小挑..
压实单元主体责任，把外包人员纳入一体防疫 压实单位主体责任，把外包人员纳入一体防疫 ■ 观察家 病毒不会考虑正式职工还是外包人员，感染风险是等同的。 5月11日，北京市政府新闻发言人徐和建表示，各类机关和企事业单位，要严格内部防疫要求，将第三方服务外包人员纳入管理，看好自己的门，管好自己的人，发生聚集性疫情的相关单位，要深刻汲取教训，扛起主体责任，摸清风险人员底数，狠抓问题整改，堵塞防疫漏洞。此前，5月10日上午，北京市委书记、防控..
上海方舱：智能处事机械人多场景“上岗” 上海方舱：智能服务机器人多场景“上岗” 【同心守沪抗疫】 安全高效、24小时“在岗”的智能服务机器人，正在成为上海抗疫战场上受热捧的“红人”。 为了降低方舱医院内交叉感染的风险、减轻一线医护工作压力，多款机器人近日进驻上海各方舱医院开展服务，除了消毒，它们还能运送物资、送药…… 这几天，国家会展中心方舱医院的舱内舱外成功部署了200多台5G配送机器人和5G物流无人车。这些机器人通过智能化无..
不炒作“网红儿童” 专心呵护未成年人益处 不炒作“网红儿童” 用心保护未成年人利益 近日，中央文明办等四部门联合发布《关于规范网络直播打赏 加强未成年人保护的意见》（以下简称《意见》）。《意见》要求，严控未成年人从事主播，平台不得为未满16周岁的未成年人提供网络主播服务，为16-18周岁的未成年人提供网络主播服务的，应当征得监护人同意。 人们常常把这一代青少年儿童称为“互联网的原住民”“网生代”，就是因为这一代孩子几乎从懂事开始就接触..
北京多家文创园推减免房租暖心行动 多家文创园推减免房租暖心举措 本报讯（记者 赵语涵）近期，北京防疫形势严峻，中小微企业及个体商户生存承压。记者5月10日从北京文化产业园区协会获悉，本市多家文创园都推出了减免房租等暖心举措，这其中既包括国有企业旗下园区，也有主动参与减免的民营企业运营园区。 “您好，抗击疫情，共渡难关，咱们园区推出减免房租的政策，您这次续租可以减免约30.32万元。”最近，北京圣通和科技有限公司相关负责人接到宏福..
多国呈现流行症例 屡屡“搞工作”的沙门氏菌到底啥来头 污染巧克力导致多国出现感染病例 屡屡“搞事情”的沙门氏菌到底啥来头 当温度达75摄氏度后，沙门氏菌可在10分钟内灭活，因此预防沙门氏菌最好的办法就是把食物彻底煮熟后再食用。此外，在处理食品时，最好生熟案板分开，避免交叉感染。 牛金刚 天津海关进出口食品安全处食品安全二科二级主任科员 世界卫生组织近日发布公报称，近期已有11个国家报告了疑似与比利时生产的巧克力相关的沙门氏菌感染病例，被沙门氏..
免费穿衣还能拿高薪？小心“试衣员”兼职陷阱 免费穿衣还能拿高薪？小心“试衣员”兼职陷阱 成为“试衣员”，轻松月入上万，还能免费收各种快递？最近，一些“试衣员”兼职广告在网络平台传播——通过寄拍、送拍等模式，由兼职人员拍照给好评，而商家给兼职人员结算佣金，或者把衣服直接送给兼职人员。 据媒体报道，这样的兼职合作看似“双赢”，实则埋有各种隐患。有的“试衣员”平台要求兼职者先交会费，交了会费还会被要求强制拉人头；有的“试衣员”在兼职过程..