蛇是具有重要代表性的变温脊椎动物,因自身新陈代谢水平较低而无法产生足够的热量保持恒定的体温,通常需要借助外界温度提升体温。我国有一种特有蛇类,能适应高寒的青藏高原,并定居在了海拔3700~4850米的高原面上,成为世界上分布海拔最高的蛇类之一。它们之所以成为家族“另类”,是因为有着一套极为特殊的生存策略,靠“泡”温泉活着。
中科院成都生物研究所的科研人员揭示了这一特殊物种——西藏温泉蛇的温泉适应之谜。相关成果近日发表于《创新》。
科学家曾先后在我国发现了三种温泉蛇,分别是西藏温泉蛇、四川温泉蛇和香格里拉温泉蛇。它们都是青藏高原的特有物种,是唯一利用地热资源生存的蛇类。其中,西藏温泉蛇是西藏地区的特有种。温泉蛇属物种大概在2800万年前逐渐分化形成,当时青藏高原正处于隆升相对较早的时期。如今,西藏温泉蛇主要分布在雅鲁藏布江中下游地热资源丰富的地区,包括拉萨市、山南地区、日喀则、林芝等地。
然而,西藏温泉蛇之所以能在高寒的青藏高原活着,并不是因为它们真的“抗冻”,而是它们有着极强的寻找热源的能力。青藏高原的形成是源于印度板块和欧亚大陆板块的碰撞,这一剧烈的地表运动在形成断裂带的同时,也给高原带来了无数的地热资源,比如温泉。西藏拉萨市的羊八井、羊易、那曲镇等地,有着很丰富的温泉资源。温泉把来自地心的热量直接带到地表,因而温泉附近地表、土壤温度都高于其他地方。
在漫长的演化历史中,西藏温泉蛇是如何成功适应这一独特自然环境的?为了回答这一问题,李家堂团队对西藏羊八井地区的温泉蛇进行了详细的多维度整合研究。他们首先进行了一个趋热行为学实验。结果发现,相较于玉米蛇和勐腊钝头蛇,西藏温泉蛇能够更快地定位高温区域,并且对高温区表现出强烈的偏好。因此,研究人员认为,西藏温泉蛇具有高效的温度感知系统,从而增强了它们在冷刺激下对温暖环境的探测能力。
除了对热源高度敏感,西藏温泉蛇在抵御缺氧和强紫外线辐射的极端生存环境方面,同样有着特殊能力。此前,李家堂团队在美国《国家科学院院刊》发表成果,通过对温泉蛇的全基因组测序,发现了27个共有氨基酸替换。其中,他们发现与DNA修复相关的FEN1基因突变型,比低海拔物种的基因型在紫外线照射下拥有更强的稳定性。这种突变有助于温泉蛇在高海拔环境中抵抗紫外线辐射。