成绩单
艾玛·艾金森(00:05):
您正在收听的是yzcca88游戏登录网址广播电台. 我是主持人艾玛·阿特金森.
和我一起想象一下:你站在一万四千英尺高的山顶上, 14呃, 这是我们在科罗拉多州的叫法.
登山靴在小径上的声音.
你徒步了几个小时，终于到达了山顶，那里风大，没有树木. 也许你必须爬上一些岩石地形才能到达那里. 你呼吸困难，浑身发抖——在这么高的海拔徒步旅行会给你的身体带来压力. 那里很美, 落基山脉的广阔远景在你面前展开, 但男孩, 去那里很艰难吗.
你走了一步, 你的脚在登山靴里很痛, 但在你站稳脚跟之前, 你会看到运动. 你跌跌撞撞地走到一边，不确定你刚刚看到了什么，但它又出现了! 一闪而过的柔软的棕色皮毛，伴随着一条细长的尾巴和一对可爱的大耳朵. 你刚刚看到了一只鹿鼠.
当你站在那里, 喘不过气来, 你意识到那只小老鼠看起来一点也不累，也不气喘吁吁. 它在岩石间穿梭，看起来像一个小小的能量球.
为什么会这样呢, 这是人类能到达的最高海拔之一, 你太累了, 当鼠标... 细?
乔恩·维洛塔(01:19):
所以我猜如果你在科罗拉多, 这是一个14岁的人的顶峰，是海平面可用水量的60%. 所以你每次呼吸，你只吸收了60%的氧气. 所以呼吸非常困难. 所以对于那些去过那里的人, 你下车的时候就知道了, 或者其他, 如果你开车到蓝天山的顶峰, 或者你可以爬上去, 你喘不过气来. 你可能会感到头晕和脱水. 所以你可能不想花很多时间在上面.
艾玛·艾金森(02:00):
Jon Velotta, 你刚才听到的是谁, 是yzcca88游戏登录网址进化生物学的助理教授. 我和他坐下来聊了聊他的研究，涉及生活在高海拔地区的鹿鼠等小型哺乳动物，以及它与进化和适应的关系.
乔恩·维洛塔(02:14):
但动物们却在那里永久地生活. 它们一年四季都住在那里，它们不会选择这样做. 我们已经讨论了原因, 这是一个相对没有捕食者的环境，这意味着更好的生存环境. 但同时，在那里生活也非常困难. 所以我们想知道是怎么回事, 怎么做并不简单, 因为它基本上涉及到动物进入和使用氧气能力的各个方面
艾玛·阿特金森(02:55):
维洛塔和他的助手们正在研究原产于北美的鹿鼠是如何适应高海拔环境的, 就像山顶上的那个. “蓝天”位于落基山脉以西，距丹佛仅一小时车程.
维洛塔的一个[工人], Kelsey Hunnicut, 她说她很喜欢和这些小动物一起工作，研究它们的基因是如何进化的.
凯尔西·汉尼克特(03:13):
我的意思是指发生的基因变化, 这使得这些动物能够适应这些极端的环境. 在我过去的一些工作中, 这些东西让不同的哺乳动物种群分化，保持分离，形成新的物种. 适应是一种类似的思路:我们如何让这些可以在低海拔和高海拔地区生活的人群以及基因组中的哪些变化可以让他们在高海拔地区生活? 然后是什么让它们留在那里? 是激励我的东西吗.
乔恩·维洛塔(03:55):
我们想了解动物对极端环境的适应. 在高海拔地区，有低氧的压力，因为那里的压力真的很低. 而生活在那里的动物必须一直应对这种情况. 而生活在高海拔地区的老鼠必须全天候应对这种情况. 他们还得应对寒冷. 所以那里也很冷. 所以它们是唯一一个必须一直这样做的东西. 而且，它们在冬天很活跃. 所以它们非常容易受到极端海拔的影响. 我们想知道它们是怎么做到的. 因为没有多少动物适应在这些地方生活.
艾玛·艾金森(04:56):
鹿鼠是猫头鹰和其他生活在山上树线或树线以下的大型动物的美味小吃, 所以生活在海拔最高的地方使得这些小动物能够勉强维持生计, 可以这么说.
对于生活在高海拔地区的老鼠来说，氧气是最重要的.
哺乳动物把氧气和食物结合起来产生能量. 氧气的减少意味着能量的减少. 因此，当你攀登14公里时，你的身体必须更加努力地工作. 呼吸更重，就会脱水. 你的身体会产生更多的红细胞.
现在, 当你的血管里有太多的红细胞漂浮时, 这会导致一些严重的问题. 首先，它会让你的血液变得粘稠，就像糖蜜一样，这听起来很糟糕.
乔恩·维洛塔(05:38):
还有很多其他的事情发生. 你上升到高海拔, 还有所有的血管, 在肺部输送血液的血管, 开始收缩. 它们变得越来越小，越来越紧，没有人想要那样. 原因是因为这实际上限制了你能进入体内的氧气量. 这会给下游带来很多问题, 这可能会导致急性高原反应，比如缺氧肺水肿, 基本上就是你肺里的液体. 它还会导致慢性疾病.
艾玛·阿特金森(06:23):
生活在高海拔地区的人容易出现这些问题. 在安第斯山脉，生活在那里的人们有所谓的慢性高山病. 典型症状是红细胞增多症(比如快五倍), 它会导致肺动脉高压和中风. 对于我们这些不是医学博士的人来说，这并不好.
但维洛塔研究的那些高海拔老鼠有一个有趣的地方:它们没有这些问题.
乔恩·维洛塔(06:49):
我们正在研究老鼠，因为我们知道老鼠基本上不会得慢性高原病. 所以我们知道我刚才告诉你们的每一件事都不会发生在老鼠身上. 它们在高海拔的时候呼吸并不快, 他们实际上呼吸得更慢、更深, which is a way more effective way of breathing; They don't have more red blood cells, they have just as many red blood cells as anyone would at sea level; They don't get high blood pressure when they respond to oxygen. 所以我们有了这种动物的模型它不会得慢性高原反应这只是一部分. 我们想知道他们是怎么做到的.
音乐插曲
艾玛·阿特金森(07:50):
研究人员知道，从基因上讲，这些老鼠是不同的. 它们已经适应了高海拔地区的生活.
我们来谈谈进化和适应.
当我们想到生物体的进化, 我们可能会想到从笨手笨脚的尼安德特人——比如盖科洞穴人——到我们现在的人类自己的旅程. 我们花了几千年才发展到今天的样子, 开车，看网飞，参加奥运会. 好吧, 不是我们所有人都会参加今年夏天的巴黎奥运会, 但是进化会帮助这些运动员到达那里.
进化是一个总称，指的是任何生物和非生物随着时间的推移而发生的变化. 适应是一种进化. 适应是指生物体的特征发生变化时所发生的事情, 使它们比没有这些特征的生物更好地生存和繁殖.
Jon Velotta (08:37):
这就是自然选择的过程，或者说是达尔文式的进化.
艾玛·阿特金森(08:42):
维洛塔解释说，虽然我们可能认为“适者生存”是生物体随时间变化的主要方式, 这并不是进化的唯一形式.
Jon Velotta (08:51):
进化不需要自然选择，它也可以随机发生. 所以生物体的特征，生物体的基因可以随意改变. 这也是一个进化的过程. 它是随机的或中性的，因为它不涉及使它们更好地适应其环境的功能, 但这涉及到改变. 所以本质上, 当我们谈论有机体的变化时, 跨代, 我们有进化, 不管进化是否已经发生, 因为这个特性使它们更适合它们的环境, 我们说的是这个特征是否通过适应进化而来, 或者自然选择, 或不. 所以适应就像一个特征, 对环境的适应就像, 猎豹在捕捉猎物时跑得非常快. 这是对他们生活方式的适应. 但适应也是一个过程. 所以这是一个适应的过程, 因此，为猎豹提供极速的基因, 随时间变化, 最终你会得到一个非常好的跑步者.
艾玛·艾金森(10:13):
好吧，这很有趣. 所以适应是一种进化.
乔恩·维洛塔(10:17):
正确的.
艾玛·艾金森(10:18):
哇, 太有趣了, 因为我认为当我们想到适者生存时，我们经常会想到“进化”这个总称, 生存和进步. 所以适应是更具体，更细致的.
乔恩·维洛塔(10:30):
是的，我们认为适应确实是推动生物多样性和变化的因素. 所以动物的原因——我一直说动物让我不再有偏见——生物体长这样的原因, 他们在哪里?, 做他们做的事, 是因为自然选择的适应过程吗, 自然选择的进化. 但事实并非如此. 有些动物的样子只是因为随机性.
艾玛·艾金森(11:06):
In 2021, 研究人员对莫桑比克戈龙戈萨国家公园的大象进行了基因分析，发现大象做出了一些不寻常的事情:这是对内战期间象牙价格上涨导致的偷猎行为的回应, 没有象牙的母象以惊人的速度将没有象牙的遗传给它们的后代.
参与该项目的一位生物学家称大象进化——适应——无牙的速度, 15年来发生了什么, 报价, “惊人的.维洛塔说，这是他最喜欢的“只有强者才能生存”的例子之一,以及他在课堂上谈论的一些事情.
乔恩·维洛塔(11:43):
这是对偷猎的自然选择的直接结果. 因为如果你没有象牙，偷猎者就不太可能追杀你. 因此, 那些长不出象牙的存活下来，并将这些无牙基因传给后代.
艾玛·艾金森(12:03):
另一个现代人类驱动的适应的有趣例子是最近在波多黎各的蜥蜴身上看到的变化.
乔恩·维洛塔(12:11):
蜥蜴通常生活在树上，它们爬在树皮上. 所以他们有这些有抓地力的脚趾垫之类的东西, 但是城市里的蜥蜴, 就像在波多黎各一样, 这变色龙, 波多黎各凤头变色鹦鹉, 住在城市里. 它们进化出了这些, 更广泛的, 不同种类的脚垫，比如脚趾, 基本上是蜥蜴的脚趾爬上光滑的表面. 事实上，他们已经能够证明那些生活在城市里的人更能利用这些光滑的表面, 因为想想一只蜥蜴想要爬上扶手. 所以它的形态适应使它能够生存, 圣胡安和圣胡安外的森林.
艾玛·阿特金森(12:56):
让我们回到维洛塔的研究上来. 我想象着他在山顶上追逐小老鼠, 但事实并非如此.
乔恩·维洛塔(13:04):
很多都在实验室里. 所以我们一直在研究来自野生种群的菌落. 这就是我们做的很多事情. 这是因为当我们研究进化时，我们真的想让一切保持不变. 所以如果我们把动物从野外带回来在实验室里研究它们, 然后保持温度不变. 然后我们可以模拟高海拔. 我们有高压舱, 这听起来比实际情况更花哨, 它实际上只是一个管子，我们把它连接到真空上, 真空降低了压强. 这就是高海拔. 这就是为什么它是低氧的，因为它的压强更低. 所以我们把它们放在一个压力管里，模拟高空环境.
艾玛·阿特金森(13:59):
不过，研究人员有时确实有机会走出实验室，到山里去.
乔恩·维洛塔(14:03):
我们通常在夏天去，然后开车上蓝天山. 有一条公路，北美最高的汽车公路. 那里有一个野外观测站, 当然来自DU, 那里有一个古老的天文台, 还有一个a型框架, 哪一种是茅屋, 基本上小屋, 天文学家曾经住在哪里, 他们已经不住在那里了. 我甚至不知道杜克大学的天文学家是否还在用那个天文台, 但他们几乎从不使用a型框架，所以我们就进去了, 我们有时会带老鼠来，在那里做些小实验. 然后是回声湖一万英尺高的野外观测站.
然后我们可以从海拔较低的地方得到动物, 其中很多人来自内布拉斯加州, 这是历史性的因为内布拉斯加州大学的人一直在研究它们. 所以它们很容易被捕获. 然后我们现在也从密歇根州的低海拔地区得到老鼠来做一些比较. 我们还研究了另一种与鹿鼠密切相关的物种，它们只生活在低海拔地区. 所以，是的，没有太多的极端. 我的意思是，当你上升到海拔高度时，这是极端的，很难. 第一个晚上, 通常, 在野外站里是失眠的, 需要一段时间来适应. 但这并不像你想的那么极端.
艾玛·艾金森(15:37):
你知道，你发现老鼠已经适应了这些高海拔，这是随着时间的推移而发生的. 当人们不得不适应高海拔时, 通常是飞往丹佛的人, 是那些想要徒步旅行的人. 所以更多的是...他们适应的时间更少. 你的研究是否有助于你理解人们是如何更快地适应高海拔环境的?
乔恩·维洛塔(16:03):
我们知道个体, 我们和其他人一样, 了解个体如何适应高海拔环境. 所以我不会说适应. 因为作为一个进化生物学家, 我们喜欢把适应留给自然选择的进化过程. 所以这不会在一个人的时间框架内发生. 这是一个世代相传的过程. 所以调整，适应，适应，有很多短语. 但我们从人类研究和动物研究中了解了很多这是如何发生的. 所以我们的研究确实帮助我们理解进化达尔文意义上的代际适应.
但有趣的是，有些人在进化的意义上适应了高海拔, 比适应或调整意义上更重要. 这些人生活在极高的海拔地区, 在世界上的三个地方:青藏高原, 在中国, 安第斯山脉, 在肯尼亚的高海拔地区. 实际上, 有趣的是，这三种人对高海拔的适应能力非常不同. 所以我们的研究告诉我们更多的是这种方式，而不是告诉我们如何, 如果我们去蓝天山, 我们将如何度过. 我们不会过得很好, 但是这些住在那里的老鼠, 以及这些生活在青藏高原上的人类, 例如, 他们过得很好, 更好的. 我们看到老鼠和人类有着相似的适应性，但略有不同. 这表明进化的目标是相同的基本过程. 而是因为老鼠和人类相隔了数百万年的进化, 他们的做法不同. 但我们都是哺乳动物, 所以自然选择能起作用的过程只有这么多, 本质上.
登山靴在小径上的声音.
艾玛·艾金森(18:48):
所以下次你在树线以上的时候，注意脚下的方向.
乔恩·维洛塔(18:52):
你可能是——你在山顶上走来走去，在岩石上挣扎，踢着一块巨石，你脚下可能就有一只老鼠. 不是为了吓唬他们，因为他们不会从他们的藏身之处出来. 但你抬头一看，那里似乎很荒凉，没有生命. 然而那里有动物存在.
艾玛·阿特金森(19:33):
非常感谢我们的客人, 进化生物学助理教授, Jon velotta和他的博士后同事, Kelsey Hunnicut. 更多yzcca88游戏登录网址他的作品的信息可以在节目说明中找到.
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Joy Hamilton是我们的总编辑. 玛德琳·莱博维奇是我们的制片助理兼音乐天才, James Swearingen安排了我们的主题. 我是艾玛·阿特金森，这里是广播电台.
