6000 多万年前，企鹅的祖先竟然会飞！

现代快报讯（记者 阿里亚）企鹅有 " 海洋之舟 " 的美称，在陆地憨态可掬，在水中却轻松灵活。但是你知道吗？在距今大约 6000 多万年前，企鹅的祖先竟然是会飞的。近日，我国科学家领衔的中外联合团队通过多学科联合的方式，重建了企鹅的起源与演化过程。7 月 19 日，相关研究成果发表在权威学术期刊《自然 · 通讯》上。

△阿德利企鹅一家 （Jacqueline Deely 拍摄）

企鹅丧失飞行能力，变身 " 潜水能手 "

在终年冰雪覆盖的南极大陆上，生活着一群不怕冷的鸟类——企鹅。跟其它鸟类不同，企鹅的翅膀无法飞行。因此，我们常常看到它们挺着圆鼓鼓的肚子，晃头晃脑走路的可爱样子。

不过，一旦这种身形进入水中，就成了良好的流线型。这种体型可以减小它们在水中游行的阻力，因此也成就了它们 " 游泳健将 " 的称号。

" 企鹅拥有高度适应海洋环境及南极等极端环境的特征。" 论文共同第一作者、深圳华大生命科学研究院博士周程冉向现代快报记者介绍，企鹅大约在 6000 万年前失去了飞行能力，转而具备了鸟类中最强的潜泳能力。

△企鹅的历史分布及推测的迁徙情况（周程冉绘）

至于企鹅为何会失去飞行能力，有推测称，自从迁徙到南极以后，由于几乎没有天敌，企鹅的翅膀就逐渐变小，身体逐渐粗壮笨重。从此，企鹅就再也飞不起来了。

△研究获得全基因组数据的企鹅。包括所有已知的现生企鹅与近期灭绝的企鹅 （Theresa L. Cole 等制）

通过基因组数据，解密企鹅迁徙路线

王企鹅属、小蓝企鹅属、黄眼企鹅属 …… 如今，地球上一共生存着 24 种企鹅（含亚种等），它们分别属于 6 个分支。

△生活在五百万年前的秘鲁巨喙环企鹅（Spheniscus megaramphus）模型（Daniel Ksepka 拍摄，有修改）

长期以来，企鹅演化关系存在争议。然而，不能理解企鹅内部的演化关系，就无法了解到企鹅是如何逐渐演化出现今的形态和特征的，也就无法回答企鹅的飞鸟祖先为什么会向海洋发生二次适应的问题。

△伊卡企鹅化石与秘鲁企鹅头骨对比图 （Daniel Ksepka 拍摄）

本项研究中，科研团队首次在全球范围收集了包括化石物种在内的几乎所有已知 74 种企鹅的形态及地理等数据，构建了全部 24 种现存企鹅和近代灭绝的 3 种企鹅的高质量基因组数据集。论文第一作者和共同通讯作者、丹麦生物多样性基因组研究中心博士后特蕾莎 · 科尔介绍，研究融合了系统基因组学、古生物学、形态学与行为学等手段。

△企鹅的演化关系与基因交流事件（Theresa L. Cole、周程冉等绘）

" 企鹅祖先的时间线跨度比较长，比如企鹅最早的祖先生活在海里面，所以才有二次入海这种说法。" 鸟类的共同祖先也是企鹅的祖先，鸟类的祖先飞向了天后，企鹅作为鸟类，抛弃了蓝天，再一次适应了海洋生态系统。

研究团队推测，大约 6500 万年前，企鹅的祖先在古西兰地区出现。此时的南极大陆仍然通过陆桥与南美大陆相连，古企鹅也从西兰地区扩散到了古陆桥附近。大约 4000 万年前，连接南极和南美两块大陆之间的陆桥终于断开了，陆桥残存的部分成为了今天的南极半岛。在相当长的历史时期，企鹅主要分布在古西兰、南极半岛和南美洲南部海岸及其附近海域。

到了大约 1400 万年前，现代企鹅的共同祖先出现在了古南美洲。它们向南极洲扩散，并首先在南极半岛和南极大陆分化形成了王企鹅属。之后，环企鹅属、小蓝企鹅属等现代企鹅分支也先后出现。

解锁 " 基因密码 "，水下视力超强

当我们站在演化的时间尺度上去观察企鹅，就会发现企鹅体型逐渐趋向于小型化，喙、四肢等形态特征逐渐转变为更适合海洋环境的特征。

△企鹅物种数目变化与气候事件（周程冉绘根据资料绘制）

" 气候环境的变化推动了企鹅物种的快速分化，在分化过程中还伴随着复杂的基因流动，这些对现生企鹅形态多样性的塑造造成了巨大影响。" 论文通讯作者、浙江大学生命演化研究中心教授张国捷介绍，本项研究找到了一系列关键基因，汇总出了企鹅适应的 " 基因秘诀 "，揭示了企鹅对寒冷环境适应以及水下生活的潜在机制。

△企鹅功能基因展示 （周程冉、方妙全绘）

" 我们找到如体温调节、视觉改变、氧结合等企鹅适应特殊环境的相关重要基因受到选择。" 论文共同一作、深圳华大生命科学研究院的生物信息分析师方妙全说，研究团队发现了企鹅血红蛋白和肌红蛋白的突变位点。这些特征使得企鹅能够更高效地利用血液中的氧气，使其自身成为了 " 高效富氧舱 "，延长了潜水时间。

△肌红蛋白和血红蛋白结构图（方妙全绘）

水下视力，一直是潜鸟面临的大问题。" 我们发现光敏感基因改变使企鹅可以看见紫外光等短波长光，具有敏锐的水下视觉。" 论文作者、深圳华大生命科学研究院博士潘海林进一步补充说。

适应能力极强，" 对神奇动物未来感到乐观 "

观察企鹅的演化历程，研究企鹅重返海洋的机制，以及探索环境变化的影响，有助于我们更好地认识和保护它们。

论文作者、中国科学院动物研究所研究员张德兴说，在过去 6000 多万年的漫长时间里，企鹅经历了巨大的环境变化，尤其是从温暖亚热带到 " 寒冰地狱 " 的变迁。但是，每次环境剧变后都有企鹅支系能脱颖而出、繁荣兴盛。" 这表明，企鹅有极强的演化适应能力，让我们对于这些神奇动物的未来感到乐观。"

现代快报记者了解到，本项研究是科技部国家重点研发计划 " 海洋环境安全保障 " 专项的重要组成部分，也是我国科学家发起和主导的万种鸟类基因组国际项目的成果之一。张国捷表示，这是探索生命演化和环境适应迈出的重要的一步，将为更多相关研究提供参考。

（研究团队供图 编辑 吴嫣然）