摘要: 心率即心脏跳动的速度,不仅反映心脏的功能,还与寿命的长短及能量代谢有关。与大多数陆生哺乳动物相比,鲸类心率显著降低。降低的心率有助于鲸类寿命的延长及能量的高效利用,便于其适应极端的海洋环境,而这一适应的分子机制尚不清楚。鉴于此,本研究采用基于最大似然法的枝模型、枝位点模型结合蛋白质功能差异分析等方法,对控制心率的环腺苷酸结合蛋白(Epac1和Epac2)基因进行适应性探究。分析结果表明,Epac1在长寿鲸类即须鲸类和抹香鲸(Physeter macrocephalus)组合进化支中检测到加速进化过程,且枝位点模型在须鲸类祖先支中检测到的强烈的正选择位点均位于功能重要的催化区;另外,该蛋白质在鲸类中还发生了显著的功能修饰(θ=0. 529 6±0. 130 0; P <0. 001)。对Epac2进行相同的分析发现,该基因在寿命长达200年之久的弓头鲸(Balaena mysticetus)中检测到的正选择位点同样位于功能重要的催化区。上述结果提示Epac1和Epac2在鲸类中均产生了适应性进化,这一方面可能有助于鲸类心率降低,另一方面也可能与其较长的寿命及高效的能量利用有关。

摘要: 鲸类是一类次生性的水生哺乳动物,其陆生祖先大约53～56 Ma从陆地返回海洋。为了适应水下的弱光环境,鲸类的光感受器以视杆细胞为主,视锥细胞功能大多退化,缺乏辨别颜色的能力,然而鲸类视觉退化的分子机制尚不清楚。本文选择在视锥细胞中表达且对光传导级联反应起重要作用的GNAT2和CNGB3基因,通过PCR扩增、测序以及在数据库中下载已有的基因序列,共获得8个鲸类代表性物种的同源序列。MEGA6. 0软件比对发现侏儒抹香鲸和抹香鲸的GNAT2基因分别在148位和1012位插入了1个碱基A,而抹香鲸的CNGB3分别在554位和1407位有1个碱基的缺失,导致提前终止密码子出现;另外,小须鲸CNGB3基因在1525～1527位出现了提前终止密码子,提示鲸类的这两个基因可能为假基因。通过I-TASSER在线预测GNAT2和CNGB3蛋白的三维结构,发现出现移码突变终止密码子的位置均位于这两个基因的重要功能域。另外,运用PAML软件的Branch model分析表明发生假基因的鲸类物种GNAT2和CNGB3基因出现选择压力放松,且假基因化可能是一个近期事件。侏儒抹香鲸、抹香鲸以及小须鲸的GNAT2和CNGB3基因出现假基因可能与其深潜习性以及完全的水生生境导致其色觉功能丢失相关。此外,Free-ratio model分析发现其他鲸类的ω值接近于1,说明GNAT2和CNGB3基因出现了选择压力放松,这可能是长期适应水生生境视觉退化的结果。

摘要: 鲸类(Cetacea)具有超强潜水能力,长时间潜水造成的体内低氧是其适应完全水生生活面临的挑战之一。为了克服体内低氧环境,鲸类产生了一系列低氧耐受相关的解剖和生理等方面的适应特征,然而这一适应的分子机制仍不清楚。本研究选择在细胞感知和适应内环境氧分压变化的过程中发挥重要作用的低氧诱导因子(Hypoxia-inducible factor 1α,HIF1α)和低氧环境下抑制能量代谢的结节性复合物1(Tuberous sclerosis complex 1,TSC1)基因为候选基因,选择压力检测发现鲸类TSC1基因的6个正选择位点至少被两种最大似然法(Maximum Likelihood, ML)检测到,且通过与陆生哺乳动物同源序列比较分析,鲸类鉴定出7个特异的氨基酸突变。这些正选择和特异突变位点有30.77%(4/13)发生了激进氨基酸性质改变,且正选择位点位于重要结构域附近。正选择信号主要集中在鲸类内部各支系中,提示鲸类为了适应低氧环境,这两个基因可能发生了功能改变,以保护细胞免受低氧损伤。我们在低氧耐受不同类群间共检测到66个平行/趋同进化位点,为低氧耐受不同类群的趋同的低氧适应提供了分子证据。

摘要: 公民科学在野生动物研究与保护中发挥着重要作用，传统公民科学通常是有组织地搜集野生动物记录，网络短视频平台上的临时观察信息则提供了“被动公民科学”的宝贵资源。本研究搜集了“抖音”、“快手”、“微信视频号”和“小红书”4个主流短视频平台2017—2024年2月有关中国鲸类搁浅与误捕事件的全部视频，进行信息筛选与统计分析。研究共获得有效记录174条，涉及动物个体228头，分别隶属鼠海豚科、海豚科、抹香鲸科、小抹香鲸科、喙鲸科和须鲸科。统计结果表明，短视频平台记录的鲸类搁浅和误捕事件数量与各平台的发展趋势紧密相关，其随用户数量的增加而增多；相较其他平台，“抖音”的有效记录占比最高；搁浅与误捕的鲸类主要来自鼠海豚科和海豚科，这两科动物的放归成功率也更高；黄海、渤海海域记录的搁浅与误捕事件较少，东海、南海海域较多；面对搁浅或误捕的活体鲸类，公众表现出明显救助行动的记录占大多数，但仍存在个别捕杀事件。本研究剖析中国主流短视频平台在反映鲸类搁浅与误捕事件信息方面的有效性与局限性，同时探讨公众救助搁浅与误捕鲸类的意识及其结果，反映了短视频平台在生态学和保护生物学研究中具有提供补充数据的潜力。

摘要: 保护声学(Conservation acoustics)是基于物种及生态环境保护需求而发展出的声学分支,重点研究与保护相关的声学理论、技术及应用,涉及保护生物学、生物声学和生态声学等关联学科。研究小型鲸类发声和受声及栖息地声学特征,有助于了解种群生存状况,制订和实施基于声学的保护对策,促进物种和生态环境保护。我国小型鲸类保护声学源起于20世纪80年代白鱀豚(Lipotes vexillifer)的保护需求, 1990年代后期和2000年代中后期逐渐转向到长江江豚(Neophocena asiaeorientalis a.)和中华白海豚(Sousa chinensis),近10多年来覆盖了从南海到黄渤海水域多种小型鲸类,在国际上占有较高的地位。40多年来,随着声学技术和仪器的发展,以及淡水和海洋小型鲸类保护的迫切需求,保护声学研究从人工环境中的个体转向到野外群体,声信号的记录方式从单一水听器转向全自动水听器阵列,研究内容从声信号和听觉特征扩展到广域长时被动声学监测,以及水下声景和水下噪声影响及防范,初步实现了基础研究和技术研发为小型鲸类保护提供支撑。可以预期,在未来10多年我国小型鲸类保护声学理论、技术研发及保护应用,将会随着大数据科学、人工智能技术和声学的发展与融合而呈现较明显的提升。