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長毛象的血紅素

象在赤道非洲演化出來,約在更新世時,長毛象成功進入高緯度地區生活。長毛象耳朵、尾巴都小,身披長毛、又有皮下脂腺,都是應付嚴寒氣候的招數。
 
 
 
760~670萬年前,象在赤道非洲演化出來;現在有兩屬:非洲象與亞洲象。一萬年前世上還有第三屬:長毛象。

200~120萬年前,地球已進入更新世,長毛象居然成功地進入高緯度地區生活。其他在北極圈生活的哺乳類,與熱帶都沒有那麼清楚的聯繫。因此長毛象的適應轉軌是個有理論意義的研究問題。熱帶哺乳類為什麼能適應冰河時代的寒帶氣候,關鍵是什麼?

長毛象耳朵、尾巴都小,身披長毛、又有皮下脂腺,都是應付嚴寒氣候的招數。此外,還有沒有什麼生理祕訣?例如血紅素負責輸送氧分子給組織。越是活動激烈的組織越需要氧,如肌肉。而生物組織一激烈活動,溫度就升高。血紅素是對溫度敏感的分子,在高溫環境中更容易釋放氧。但是在嚴寒的西伯利亞,身體末梢(如小腿與腳)一定都凍僵了,血紅素不就難以釋放氧了嗎?

加拿大哺乳類生理學家坎伯(Kevin L. Campbell)與澳洲的DNA專家合作,從生活在4萬3,000年前的長毛象屍體裡,取出了核DNA,再從裡面找到血紅素基因。然後利用以細菌製造人類胰島素的技術,以大腸桿菌製造長毛象的血紅素,並與非洲象、亞洲象比較。

1970年諾貝爾文學獎得主索忍尼辛在《古拉格群島》(1973)描述過,西伯利亞永凍層裡埋藏著長毛象的屍體。坎伯是看了「發現」電視頻道的節目,才知道這回事。結果,坎伯團隊發現:長毛象的血紅素能穩定地釋放氧,不受環境溫度影響;長毛象與兩種現生象的血紅素,有3個胺基酸的差異。原來血紅素是個大分子,由4條多胜鏈組合:兩條α(141胺基酸)、兩條β(146胺基酸)。關鍵差異是位於β鏈上的3個胺基酸,血紅素分子的結構功能因而變了。不然,象大概就無法在寒帶立足了。
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