基因“解”神牛，“武士”护高原
点击上方蓝字关注“尹哥聊基因”
在最接近天空和太阳的地方，一群“武士”千万年来都在守护着神圣的青藏高原和人类。与南极企鹅和北极熊一样，牦牛也被誉为地球第三极——青藏高原的灵魂。
牦牛生长在海拔3000米~5000米的高寒地区，能适应高寒零下30℃~零下40℃的生态条件，吃苦耐劳，不仅善走陡坡险路、雪山沼泽，还能游渡江河激流，有“高原之舟”的美称。牦牛是青藏高原特有牛种，全世界现有牦牛近1600万头，有95%的牦牛生活在中国青藏高原及毗邻的6个省区。
虽然都属于偶蹄目、牛科，但与普通牛相比，牦牛更为强健，体躯紧凑，颈短头大，额长而平，四肢短粗，毛长皮厚。李时珍在《本草纲目·兽二·牦牛》中曾对牦牛有过详细的描述：“牦牛出甘肃临洮，及西南徼外，野牛也。人多畜养之。状如水牛，体长多力，能载重，迅行如飞，性至粗梗。髀膝尾背胡下皆有黑毛，长尺许。其尾最长，大如斗。亦自爱护，草木钩之则止而不动。古人取为旌旄，今人以为缨帽……《山海经》云：‘潘侯之山有旄牛，状如牛而四足节生毛。’即此也。”
△尹哥和牦牛来张合影
牦牛也叫氂牛，是除人类之外，生活在海拔最高处的哺乳动物。生活在同海拔的藏民对这个伙伴惺惺相惜，对于他们来说，牦牛具有无可替代的地位。它们为传统的藏族社会提供了人们生存的基本保障，惠及高原人类的衣、食、住、行、运，以及烧、耕、医、娱、用等各个方面，是青藏高原地区牧民的重要生活和经济来源，也是当地畜牧业经济中不可缺少的重要畜种之一，可谓“全能型”家畜。
牦牛不仅是头出色的家畜，还是登山队员攀登珠穆朗玛峰时的得力助手。在6000米以上空气稀薄的高峰，牦牛不会像人类那样，会因为缺氧而身体不适，它们有超大的肺活量，还有超强携氧力的血红蛋白。衣食用品、住的帐篷、摄影器械，都是牦牛默默地把它们一节一节地往世界屋脊托举，这个“高原之舟”实乃当之无愧。
牦牛能充分利用高寒草地牧草资源，对高寒草地的生态环境条件具有极强的适应性，在空气稀薄、寒冷、牧草生长期短等恶劣条件下能生活自如、繁衍后代。这些特性不禁引起科学家们的好奇，为什么牦牛会与普通的牛有如此大差异？
其实，原始牦牛在距今三百多万年前的更新世生存，广布于欧亚大陆东北部。后来，由于地壳运动、气候变迁而南移至中国青藏高原地区，并适应高寒气候而延续下来，演化为现代牦牛。牦牛可能在一百到五百万年前的任何时候与牛分离，并且有人认为它与野牛的关系可能比其指定属的其他成员更密切。在自然选择和不断地演化过程中，牦牛被毛、消化、呼吸、心血管等系统发生了适应性演化。胸廓逐渐发达，心肺发育指数不断增大，借以保护胸、腹内脏器官、外生殖器官、乳房及各关节，以应对高寒、缺氧、强紫外、营养缺乏等极端环境。
为了进一步从基因层面探索牦牛能够适应高海拔环境的原因，2012年7月，来自兰州大学、深圳华大基因研究院、昆明动物研究所以及美韩等处的研究人员在《Nature Genetics》杂志上发表了题为“The yak genome and adaptation to life at high altitude”的文章，完成了已驯化牦牛基因组的测序图谱工作，并进行了初步分析，从中揭示了关于高海拔动物的相关遗传适应性。
该研究发现，牦牛的感官知觉与能量代谢相关基因家族出现了扩展，而且研究人员还找到了牦牛代谢酶基因和与低氧条件有关的基因正选择迹象。牦牛的基因组大小为2.66Gb。将牦牛与其他动物的基因组进行对比，研究人员发现了362个牦牛与牛共有、但在人类和狗中不存在的基因，还有100个基因家族是牦牛独有的。同时研究人员还发现了一些与嗅觉、防御、免疫以及与高海拔低氧条件生活相关的基因，这些基因有助于牦牛调整身体，应对氧气不足或缺氧情况的反应，还有一些基因能帮助牦牛利用高原上不多的食物获取能量。这些数据都将用于分析高海拔动物适应性，也能加速人类高原反应和低氧疾病有关的机理研究。
近年来，随着人类对牦牛世界的不断入侵，生态环境被破坏，生存空间被侵占，野牦牛的数量和分布范围大幅缩小，曾经漫步高原的武士，已成为和大熊猫一样珍稀的一级保护动物。庆幸的是，一些机构和团队正在围绕牦牛的种质资源保护等方面展开研究，开始了对牦牛和青藏高原的守护。希望越来越多的人类加入这场双向“守护”：守护那些野性荒原的同时，也守护好那些依赖“雪域之舟”生存的人们。
精彩预告 | 来自世界屋脊的灵感·游牧生态文化艺术展
2022年11月18日-12月15日，《来自世界屋脊的灵感·游牧生态文化艺术展》将于王小慧艺术馆（上海）首展。此次艺术展由家具设计品牌玛祖铭立与雪域高原品牌拉雅克联手，邀请在华比利时设计师 Joeri Reynaert ，展现了青藏高原与国际大都市的连接，传统游牧文化与现代设计的互通。它们彼此成就，相互融合。它们远在天边，却又近在身边，它们看似毫无关联，却又息息相关。远在高原的一块冰幻化成城市中的一瓶水，远在青藏的草原生态循环而成城市中的一滴雨，远在天边的牦牛养育着守护都市人生命之源（亚洲水塔）的牧民。
尹哥和小伙伴共同创作的布面油画作品《基因“解”神牛》
尹哥和小伙伴特地为此次艺术展创作了一幅《基因“解”神牛》，通过基因解码的角度，创造性地将艺术绘画与“牦牛”这一神奇物种的遗传学信息、文化历史意义、社会贡献以及多篇科研成果相关元素进行结合，展现了牦牛生命的奇迹。
创作思路：作品主要凸显代表希望的高原红色，并添加华大创新的“牦牛、雪山、基因编码、科研分析图表、数字符号”等元素，以生命科学的独特方式，全面讲述“牦牛”这一伟大生命的演化和传奇。
参考资料：
[1] Gao, X., et al. (2022). Long read genome assemblies complemented by single cell RNA-sequencing reveal genetic and cellular mechanisms underlying the adaptive evolution of yak. Nature communications, 13(1), 1-14.
[2] Zhang, S., Liu, W., Liu, X., Du, X., Zhang, K., Zhang, Y., ... & Liu, J. (2021). Structural variants selected during yak domestication inferred from long-read whole-genome sequencing. Molecular biology and evolution, 38(9), 3676-3680.
[3] Zhang, M. Q., Xu, X., & Luo, S. J. (2014). The genetics of brown coat color and white spotting in domestic yaks (Bos grunniens). Animal genetics, 45(5), 652–659.
[4] Guo, S., et al. (2006). Origin of mitochondrial DNA diversity of domestic yaks. BMC evolutionary biology, 6, 73.
[5] Wang, Z. (2010). Phylogeographical analyses of domestic and wild yaks based on mitochondrial DNA: new data and reappraisal. Journal of Biogeography, 37, 2332–2344.
[6] Qiu, Q., et al. (2015). Yak whole-genome resequencing reveals domestication signatures and prehistoric population expansions. Nature communications, 6(1), 1-7.
— END —