在这篇文章中，我们将首先讨论当前的假设，企图解释的演变去核红细胞在哺乳动物。 然后，我们将测试这些假设的根据经验采用公布的血液值的文献(13)和提供的证据，表明为什么这些假设不适用于演变的禽红细胞。 我们限制我们的分析对鸟类和哺乳动物的部分原因是因为我们拥有最全面的血液学和形态学数据集，这两个课程。 更重要的是，它已经显示出以前，ectotherms如两栖动物、鱼类、爬行动物具有较大的红细胞和较低的平均小Hb内容于鸟类和哺乳动物(4,8条)。 我们认为，作出具体的假设是几乎不可能的，没有基本的了解之间的差异禽和哺乳动物红血球，为什么这些差异的存在，以及生理功能的细胞器在红细胞。 因此，我们将讨论潜在的生理功能的各种细胞细胞器在禽红细胞基于目前的知识，及其所涉问题的电子学水平。 此外，我们将作出明确的比较与其哺乳动物同行。 最后，我们将结束通过提出有潜力的路径，为今后的研究将使我们能够更好地了解基本的生理功能的各个组成部分禽和哺乳动物红细胞。

可以说是最为接受的假设为什么哺乳动物红血球挤出细胞器是，发生挤出，以允许较高密度的细胞内Hb。 这种受欢迎的假设是包括在许多生物学有关的书籍、从教育到大学生物学(14)、生理(15)，以解剖学的教科书(16)，往往没有报告或引证的经验数据。 有趣的是，先前的研究，调查Hb浓度在禽和哺乳动物红血球使用传统的分析表明，平均细胞Hb浓度(MCHC)不是之间的不同鸟类和哺乳动物在细胞容量计(4日、13日、17). 据我们所知，在MCHC之间的禽和哺乳动物红细胞没有受到调查，在一个系统框架。
因此，我们获得了血液参数的数据的鸟类(n=181物种从23令)

因此，虽然假设的无核红细胞允许浓度更高的细胞内Hb可能可以解释的演变去核哺乳动物红血球，假设不适用的演变的禽红细胞。 一部分，为什么鸟也有类似的MCHC到哺乳动物中可以归因于存在Hb内的核心的禽红细胞(20). 而不是挤压的核心，从他们的红细胞在红系成熟的过程像哺乳动物做，鸟似乎已演进的手段，以保持高MCHC通过整合的Hb入核他们的红细胞(21,22). 有趣的是，表达方式的多血红蛋白异构体有不同的电点也可以是一个机制，以增加MCHC(23). 一些鸟类的表达的两Hb同A和D，但大多数哺乳动物表示只有Hb异构体的一种(24). 总之，这些意见可能表明不同的解决方案雇用的鸟类和哺乳动物对于一个共同的问题。

系统分析MCHC水平之间的ectotherms和吸尚未进行。 然而，以往的研究表明，鸟类和哺乳动物通常具有较高的MCHC于两栖动物、爬行动物和鱼类(4,17)，这表明不论的渐进策略，高MCHC可能需要满足增加的氧气需求的吸的动物。 因此，适应的高MCHC通常是相关联的演变endothermy. 未来的研究比较MCHC水平之间的ectotherms和吸采用一种系发生框架的迫切需要更好地绘制的结论。

“挤压的细胞器在哺乳动物红血球减少小量，从而增加面积的体积的比率，促进增加的气体交换的效率，并允许红细胞穿越小毛细血管”这是过去的一种假说只有极少数的研究已经直接比较红细胞的大小之间的鸟类和哺乳动物，而所有这些研究采用常规的统计方法没有采取系统的考虑。 例如，Scanes(13)发现，MCV是在较高的鸟类比哺乳动物。 在这里，我们采用的这两个苏丹生命线行动组织和PGLS比较MCV之间的鸟类和哺乳动物体质量作为协变量。 类似于先前的调查结果(13),苏丹生命线行动表明，MCV是在较高的鸟于在哺乳动物(F 1,371 =561.799，P < 0.01)，然而，显着的差别是丢失的时候，我们为纠正系统(F 1,371 =0.390，P=为0.532。 1、C和D；补充表S4)。 这表明，鸟类确实有更大的红细胞比哺乳动物，但差别很大程度上是由于亲缘关系。 类似于我们的调查结果有关MCHC，外的骨鱼类作为一个圈外并没有改变的结果，我们MCV分析对于鸟类和哺乳动物。 苏丹生命线行动表明，MCV是在较高的鸟类和硬骨鱼于在哺乳动物(F 1,402 =317.69，P < 0.01;的补充图。 S3C)，然而，显着的差别是丢失的时候，我们为纠正系统(F 1,402 =0.26，P=0.76;的补充图。 S3D). 虽然没有经验数据，说明生理和演化的影响的生物分类的差别在禽和哺乳动物红血球，一些假设已被提出。

第一，已经提出，较小的小体积允许红细胞以横向小血液的毛细管。 斯奈德et al. (4)相比，红细胞的大小和毛细管直径在九种两栖动物和哺乳动物(老鼠)，发现积极的相关性之间的红细胞宽度和毛径，导致结论，即红血球的尺寸是有限的通过毛细径。 然而，我们需要谨慎对他们的调查结果，由于数量有限的物种，包括在它们的比较。 此外，一项研究，寻找在演变的无核红细胞在几个聚类簇的蝾螈的家庭Plethodontidae建议，无核红细胞的发展与他们的大型基因组和小型化或衰减的体形式(6)条。 同样，它已经表明，蜂鸟与较大的基因组也往往有更大的红细胞(25). 然而，据我们所知，类似的比较没有制之间的鸟类和哺乳动物。 此外，我们认为，除了毛细径，弹性的毛细血管壁和变形的红细胞也时需要考虑到确定的能力的红细胞以横向血液的毛细血管(26,27). 弹性的全身的毛细血管都未经测量的鸟类。 但是，禽流感的肺部毛细血管表现出近刚特性与哺乳动物的毛细血管甚至在受到极端变化壁压力(27,28)中。 大红细胞也更可变形的比较小的(第4条)。 合在一起，这一观察表明，无论是毛细径，也不是毛细血管弹性的关键决定因素的红细胞的大小。

第二，小红细胞的大小也已提出增加面积的体积的比率，这反过来将促进较快O 2 吸收和卸动力增加的气体交换率(20). 虽然小红细胞的大小可能增加O 2 吸收速度(20)、禽红细胞呈现出一套的形态学和生理适应性修改，使高气体交换的效率。 例如，鸟类具有更高比例的毛细管表面积肌纤维表面积在他们的航班的肌肉，与locomotory肌肉的哺乳动物(29,30). 同样，他们的心脏和大脑还具有较高密度的毛细血管与哺乳动物(31,32). 与哺乳动物、鸟还有薄得多和更多的穿制服的血液气体障碍(28)，这可能反过来导致更快O 2 吸收和卸动力学。 因此，我们认为，扩散的O 2 动力学的各种组织中可能更高的鸟类比在哺乳动物，尽管他们的红血球正在更大。 除了尺寸的红细胞，形状红细胞，这是不同的鸟类和哺乳动物，也可能影响气体交换的效率(第11条)。 因此，虽然这是可能的，哺乳动物进化的小红细胞以最大限度地O 2 吸收和卸动力学、鸟类进化的不同机制来实现同样的进化结果。

第三，大禽红细胞也被绑基因组的尺寸的演变，它认为，动物有较大的基因组将具有更大的细胞，包括红细胞(4,8条)。 即使一个积极的关系的基因组的大小和红细胞的大小，已检测到内的每一个脊椎动物的类别，但是，本类之间的关系仍然不明(8). Kapusta et al. (33)利用可用的基因组序列范围广泛的物种和基因组相比大小的鸟类和哺乳动物。 他们表明，基因组的大小鸟类(0.96–2.2Gb)和哺乳动物(1.6–6.3Gb)重叠。 尽管如此，作为我们讨论了在前面的段落中，鸟类有更大的红细胞比哺乳动物。 这表明，挤压的细胞器，其中已经设想陪在减少基因组的大小，可能不是原因进化的小红细胞在哺乳动物中(33). 相反，小红细胞在哺乳动物可能仅仅是一个后果是挤压的细胞细胞器。

第三种假设是“挤压的线粒体和质网降低氧化压力”
线粒体、质网(ER)，和其他细胞细胞器可以产生大量的活性氧物质(罗斯)在细胞(34,35). 最近，已有人提议，挤压的细胞器从红细胞可能允许的生物体，以避免潜在有害影响的ROS产生这些细胞器(36)上。 特别是，这个想法的线粒体挤压在哺乳动物红细胞已经获得了很大的注意对被指控的后果的产量减少破坏性ROS(36)上。 这是一个有吸引力的假设给该人的红细胞生成广泛的自由基，即使没有线粒体，因此有必要共同进化的一个军火库保护抗氧化剂的分子的酶(37)中。 然而，现有数据表明，鸟类显示出较低水平的血氧化伤害比哺乳动物，尽管保留这两种功能性的线粒体和细胞核在他们的红细胞(38,39). 它仍然是未知是否有红细胞在哺乳动物会体验到较高的氧化损害，如果细胞线粒体和ER保留，但这表明，存在的线粒体和ER在红细胞不是唯一的因素，规定了罗斯生产和氧化压力。

其他比ROS生产，线粒体也可以释放细胞色素C，最后诱导亡在不正常的细胞(40)中。 挤压的线粒体在哺乳动物红细胞可以作为一种保护机制，反对红细胞凋亡。 如果这是真的，我们希望哺乳动物红细胞有更长的寿命(即，较低的更替率)于他们的禽流感的对应。 事实上，禽红细胞已经表现出较高(∼40%)的更替率比哺乳动物红细胞(11,41). 这表明，有可能是一个功能链接之间存在的红细胞中的线粒体和较短的红细胞的寿命在鸟于在哺乳动物。 然而，这一想法从来没有试验经验。 此外，还有一些证据表明，尽管正在去核、哺乳动物红细胞有能力的自我执行的两个单元的特定机构和类似亡的核细胞，通常被称为eryptosis或准亡(42)中。

综合现有的假设
总之，虽然三个主要的假设为摘除的红细胞在哺乳动物已被广泛接受，并且重复，在文献中，他们无法解释为什么和怎么鸟类保留核和细胞器在他们的红细胞却设法发展新陈代谢活动的机制类似于哺乳动物。 为了进一步了解为什么摘除的红细胞演进在哺乳动物的但不是鸟类，并产生新的可测试的假设，重要的是首先理解的基本功能的各种细胞器在禽红细胞，并了解生理和进化的后果，这些细胞器。 正如我们前面提到的一种方式来调查如何哺乳动物红细胞功能的细胞细胞器和为什么鸟演变为保留的细胞细胞器在他们的红血球是通过比较红细胞的鸟类和哺乳动物。 具体地说，一些基本问题，需要加以解决：细胞器在禽红细胞的功能？ 如果细胞器在禽红细胞的功能，什么是他们的职能？ 做禽红细胞细胞器具有类似功能的细胞器的细胞在其他的组织? 做什么，我们看到在禽红细胞反映了生理状态的其他组织或整个身体吗？ 如果细胞器在禽红细胞确实是至关重要的组成部分的正常的生理功能，如何做哺乳动物的操作，没有任何细胞器在他们的红细胞? 还有一个重大的知识差距有关的所有重要问题上面，他们需要进一步研究。 在下一部分，我们将讨论潜在的功能的细胞器的禽红细胞根据目前的知识。

潜在角色的细胞器在禽红细胞
核和核糖体
红细胞发挥一些生理角色，除了仅仅参与气的交换，而这是真实的，甚至对无核哺乳动物红细胞(37,43). 存在核及核糖体在红细胞可能允许红细胞以合成蛋白和分子重新在应对压力因素和外部的刺激。
已假设禽红细胞遵循一个高度保守的作用，观察到在哺乳动物红血球与总的活动在转录和翻译(22). 从一个突破性进行的研究几乎半个世纪前发现的"信使"的RNA在禽红细胞'核(44)，最近的研究调查了转录禽红细胞的使用现代化的RNA seq技术(21,45)，它的出现，至少有一些级别的DNA转录活动的核心禽红细胞。 尽管蛋白质组学的研究尚未进行关于红细胞的鸟类物种、核红细胞可从其他类已经显示蛋白水平的变化在不同环境和/或生理条件(46)中。
最近，一套生物过程有关的免疫功能，如吞噬(47)、抗原陈述(48)，以及白介素，如生产(45,48)中已经报道了，在红细胞核从不同的生物。 这些意见，一起研究转录禽红细胞和抗病毒功能，显示，核红细胞可能具有重要作用，在免疫功能(这涉及到大量的蛋白合成)在鸟类(49,50). 然而，目前还不清楚是否核和核糖体功能齐全禽红细胞。 还值得注意的是，宿主和蛋白质组学的研究已经进行哺乳动物红细胞(48、51个)，他们通常发现无核红细胞可以采取不同的策略反对和毒素病原体和具有保护作用的各种疾病(52–54)上。
不像哺乳动物，它能够存储红细胞在脾和可以迅速向上调节的血细胞比容和Hb响应，以刺激诸如运动(55)、禽脾是不能够储存红细胞(56). 因此，一种可能的方式对鸟类来调节的水平Hb，一个主要的氧气运输的蛋白质，是通过修理或合成Hb de novo. 它是可信的核和其他细胞器会的工作结合到综合和修复Hb de novo禽红细胞。 应该指出的是，目前没有证据表明，鸟类血红细胞是能够修复或合成Hb de novo.
支持证据表明，不像哺乳动物、红细胞生产和Hb合成监管独立地中的鸟类，而这些都是耦合的哺乳动物中(第11条)。 此外，转录组学的研究表明，造血功能的途径是规定在禽红细胞(57). 研究人员建议，Hb合成禽红细胞生在核糖体位于外核膜(58)或细胞质(57). 此外，有核红细胞在鱼能合成Hb de novo(59,60). 这方面的证据表明，de novo synthesis和维修Hb可能发生的禽红细胞。

能够综合并修复Hb和其他可能的蛋白质可能是一个"进化上的好处"的保留细胞器在成熟的禽红细胞。 然而，如果合成和维修Hb是一个重要的过程中禽红细胞，我们应该期望寿命禽红细胞可以长于他们的哺乳动物同行。 然而，作为讨论的上述部分，鸟类实际上已经显示出具有高得多的红细胞替率比哺乳动物(11)，但这可能仅仅是由于事实上这禽红细胞的代谢活性，而哺乳动物红细胞的代谢活(36)上。 RNA孤立，从成熟的禽红细胞也不匹配cDNA球蛋白序列网织(61)，这表明这些Rna是产品的成熟红细胞，而不是剩余的未成熟的网状细胞. 因此，它仍然是不确定是否禽红细胞可以合成Hb de novo.

总之，数据从过去的研究显示出有希望的证据证明的核心(和核糖体)在禽红细胞可以抄写和翻译的基因在应对外部的刺激。 哺乳动物，另一方面，可以简单地依赖于等离子膜蛋白的细胞(例如，P-gp)(54)，以及他们的能力来储存和释放红细胞从脾处理与环境的压力，例如免疫的挑战和缺氧。 研究上的压力比其他免疫的挑战，应当进行调查是否核和核糖体的禽红细胞都是完全的功能，比核和核糖体的其他单元类型。