发育过程塑造沙漠鸟类对极端温度的分子响应

热极端是动物所面临的最直接环境挑战之一。在整个生命历程中应对这些条件是复杂的，因为生长会改变体型、热交换以及体温调节需求。因此，幼年、小体型个体中的适应性反应，在生命后期可能会变得不适应，或需要进行调整。然而，对于内温动物而言，我们对其在发育过程中对高温和低温的体温调节反应如何变化，以及调控这些反应的分子机制，知之甚少。 我们研究了急性高温（40C）、低温（12C）和对照（23C）条件下，1周龄和8周龄鸵鸟雏鸟（Struthio camelus）的分子响应。鸵鸟是一种生长迅速的物种，暴露于显著的日温和季节温度变化之中。我们发现，在1周龄雏鸟中，32%的温度相关基因同时参与了高温和低温响应，这表明对相反温度的响应涉及重叠的分子通路。然而，这些基因中有75%的响应在发育过程中发生了变化。例如，一些在幼年时期随高温而表达升高的基因，在发育后期却随高温而表达降低，反之亦然。这种相互对立的选择压力可能维持体温调节通路中的遗传变异。与这一预测一致的是，对适应于不同热环境的鸵鸟亚种进行比较显示，在差异表达基因中存在与平衡选择相一致的基因组变异模式。 我们的结果表明，高温和低温会触发相互重叠且在发育过程中发生变化的分子响应，而这种变化进一步塑造了体温调节系统中的遗传变异。

热极端是动物所面临的最直接的环境挑战之一。在整个生命过程中应对这些条件是复杂的，因为生长会改变体型、热交换以及体温调节需求。因此，幼年、小体型个体中的适应性反应，可能在生命后期变得不适应，或需要进行调整。然而，对于内温动物而言，我们对于其在发育过程中对高温和低温的体温调节反应如何变化，以及调控这些反应的分子机制，知之甚少。

我们研究了1周龄和8周龄鸵鸟雏鸟（Struthio camelus）在急性高温（40C）、低温（12C）和对照条件（23C）下的分子反应。鸵鸟是一种生长迅速的物种，暴露于强烈的昼夜和季节性温度变化之中。我们发现，在1周龄雏鸟中，32%的温度相关基因同时参与了高温和低温反应，这表明对相反温度的响应涉及重叠的分子通路。然而，其中75%的基因在发育过程中其响应发生了变化。例如，一些在幼年阶段随高温而表达上调的基因，在后期发育中却随高温而表达下调，反之亦然。

这种相反的选择压力可能维持体温调节通路中的遗传变异。与这一预测一致的是，对适应于不同热环境的鸵鸟亚种进行比较后发现，差异表达基因中存在与平衡选择相一致的基因组变异模式。我们的研究结果表明，高温和低温会触发重叠的分子反应，而这些反应在发育过程中会发生变化，并由此塑造体温调节系统中的遗传变异。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.29.728694v1?rss=1

🏷️ 发育调控 体温调节 极端温度响应 基因表达 平衡选择 鸵鸟