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生物学家报告说 海獭的遗传多样性与其他濒危物种一样低

2019-07-12 09:29:16两性健康

海獭的遗传多样性较低,可能会危害他们作为一个物种的健康,加州大学洛杉矶分校领导的生命科学家团队已经发现。这些发现对稀有和濒危物种的保护具有重要意义,其中低遗传多样性可以增加灭绝的可能性。

遗传多样性是衡量人群中个体间基因组存在多少差异的指标。大群体往往具有高遗传多样性(个体之间存在许多差异),而小群体失去了大部分这种多样性,导致个体在遗传上彼此更相似。

海水獭的低水平遗传多样性与濒危物种类似,如猎豹和塔斯马尼亚恶魔,主要作者,加州大学洛杉矶分校生态和进化生物学研究生Annabel Beichman说。她和她的同事重建了水獭的进化历史,并评估了它的遗传多样性水平,种群大小变化的历史以及潜在有害遗传变异的水平。

生物学家发现了海水獭基因组中密切相关的祖先之间可能有害的遗传变异和交配的证据 - 这种模式在人口规模较小的濒危物种中很常见。该小组分析了今年去世的蒙特利湾水族馆的女性海獭Gidget的基因组,以及南美洲巨型水獭的基因组作为进化的比较点。有13种水獭,海獭和巨型水獭生活在截然不同的环境中 - 温暖的淡水环境中的巨型水獭和北太平洋寒冷的沿海水域的海獭。这项研究是第一次对水獭进行全面的基因组分析。

“虽然低多样性本身并不一定是危险的,但我们也发现基因内可能有害的变异水平升高,可能是由于人口下降的历史 - 这可能会影响未来的人口,”Beichman说。

“水獭可能面临风险,”联合资深作家罗伯特韦恩说,他是加州大学洛杉矶分校的生态和进化生物学杰出教授,也是霍华德休斯医学研究所的教授。“这是一个警告标志,一面红旗。我们应该确保不让他们的人口再次下降。”

该团队于6月18日在“分子生物学与进化”杂志上报告了其研究结果。

Beichman将海獭的低遗传多样性与一罐失去了许多颜色的五彩大理石进行了比较。“人口中有大量的多样性,大量不同颜色的大理石,如果出现疾病或环境变化可能会有所帮助 - 绿色大理石可能对疾病有抵抗力,但蓝色和红色很容易受到影响。但如果当人口下降时,你偶然失去了所有绿色大理石,你可能只会被蓝色和红色困住 - 而且无法抗拒疾病,“她说。“更多种类为你提供更多的生存机会。”

虽然海豹和海狮在海洋中生活了3000万年,而鲸鱼和海豚生活了5000多万年,但海獭只有大约500万年的时间来适应它们的海洋环境。“在进化时期,”贝希曼说,“这只是手指的一瞬间。”

鲸鱼,海豹,海狮和海豚都有一层肥胖的脂肪,让它们在寒冷的海水环境中保持温暖,但是海獭缺乏那层。相反,它们具有致密且防水的毛皮。自1700年代中期以来,海獭因为它们的皮毛而被猎杀,几乎要灭绝。在毛皮贸易之前,它们在全球范围内的数量从150,000到300,000。自毛皮贸易结束以来,海獭数量据信在全球范围内降至1,000至2,000。

韦恩说,在20世纪初期,加利福尼亚只有大约50只南海獭幸存下来,在18世纪初从16,000下降到2万只。现在加利福尼亚州大约有3000只水獭,根据“濒危物种法案”,海獭受到保护,成为受威胁的物种。一些海獭种群灭绝,包括俄勒冈州和不列颠哥伦比亚省。

“海獭种群崩溃,我们想研究其基因组的影响,以及海洋环境对其基因组的影响,”联合资深作者,加州大学洛杉矶分校生态学和进化生物学副教授Kirk Lohmueller表示。人类遗传学。

生物学家发现了一组九个基因的微小变化的证据,这些基因累积地与水獭的厚皮毛的进化有关。研究人员首先将这些基因鉴定为水獭进化中的重要基因。该团队还报告了18个可能与生殖,免疫功能,大脑发育和肢体发育等领域相关的重要基因。研究人员总结说,这些基因存在于哺乳动物物种中,但海獭似乎在这些基因中发生了变化,这些基因可能在它们的进化过程中使它们受益。

Beichman,Wayne,Lohmueller及其同事正在进行一项后续研究,对来自北太平洋沿岸地区的130个其他海獭的20,000个基因进行测序,包括日本北部的千岛群岛,阿留申群岛,阿拉斯加中部和下加利福尼亚州,墨西哥。

该研究由国家科学基金会,蒙特利湾水族馆,国家健康培训基金会的基因组分析和解释,加州大学洛杉矶分校的学术参议院和加州大学洛杉矶分校催化剂项目资助。

完整的共同作者列表可以在期刊文章中找到。

苏必利尔湖的狼群已接近灭绝

尽管它们的遗传多样性很低,但海獭相当健康并且没有明显的畸形。同样不能说是皇家岛上的灰狼,这是一个生物圈保护区,也是密歇根州苏必利尔湖国家公园的一部分。韦恩说,这些狼有严重的健康问题,如脊柱畸形和生殖障碍,“强烈的近亲繁殖”正在驱使它们灭绝。

在20世纪40年代后期,一些狼穿越冰层到达皇家岛,在那里他们没有遇到任何竞争对手,并且发现了许多麋鹿。在接下来的30年里,岛上的狼群数量增加到50只,并且经过仔细研究。韦恩说,从20世纪80年代开始,他们的人数开始下降。到2018年,人口已经减少到一对没有繁殖的老狼,同时也是父女和半兄弟。

Wayne,Lohmueller,Jacqueline Robinson(曾在加州大学洛杉矶分校的研究生中担任加州大学洛杉矶分校研究生,现在是加州大学旧金山分校的博士后研究员)和同事们在5月29日的科学进展杂志上发表了关于Isle Royale狼的新发现。他们研究了1988年至2012年期间,在皇家岛上的11只灰狼的DNA,检查了岛上狼的骨骼遗骸,进行了计算模拟,并将这些狼的DNA与明尼苏达州狼的遗传数据进行了比较。

“我们发现,839sun.com:Isle Royale狼基因组具有近期近亲繁殖的特征,导致大片基因组缺乏遗传多样性,”该研究的第一作者罗宾逊说。“我们的研究结果为现代世界日益分散的景观中的生物多样性保护提供了指导。”

关于濒危物种的全球教训有哪些?

“你必须对人口进行监控,并确保它不会变得过于自交,”韦恩说。“如果它已成为近交系,你必须考虑从外部引入个体,首先从血液样本中了解它们的基因组,以确保它们会增加遗传多样性。这种情况很少发生。”

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