一项3月5日发表于《科学》的研究,正在挑战人们长期以来关于如何衡量濒危物种遗传风险的固有认知。研究人员分析了数百只考拉的全基因组,发现此前被认为处境最危险的种群,如今正显现出基因再生的早期迹象。
保护生物学家一直认为,当种群数量骤减即出现遗传瓶颈时,遗传多样性会下降,同时近亲繁殖与有害突变累积会使物种灭绝风险上升。而这项研究提供了全球首个证据,表明实际情况远比这更复杂。
考拉 图片来源:Desley Whisson/Cesar Australia
2019至2020年澳大利亚东海岸“黑色夏季”特大丛林大火后,人们对考拉这一物种的未来愈发担忧,一项大规模基因组测序工作就此启动。
“特大火灾之后,我们迫切需要为考拉建立一份长期的基因组资源库。”论文作者、澳大利亚悉尼大学的Luke Silver表示,“通过对418个考拉全基因组进行测序,我们搭建了一个关键基准,用以了解考拉种群随时间的演化过程。”
基因组分析结果显示,遗传多样性较高的种群,如澳大利亚北部种群,通常携带更多有害基因突变,且有效种群数量呈下降趋势。
“考拉是一个非常有意思的研究案例。不同地区的种群管理方式差异极大,这也意味着它们的基因特征存在显著不同。这项研究借助这些差异,为保护基因组学提供了更具普遍性的启示。”论文第一兼通讯作者、澳大利亚塞萨尔研究所的Collin Ahrens说。
Ahrens表示:“令人意外的是,那些经历过严重历史遗传瓶颈的种群,反而正在扩张,这带来了新突变的累积和更丰富的基因组合。就像我们在维多利亚州观察到的那样,这里的种群增长伴随着实实在在的遗传优势——有害基因突变更少、适应能力更强,并且出现了基因再生的早期迹象。”
澳大利亚各地的考拉保护管理工作仍面临持续挑战。北部种群数量仍在急剧下降,而南部种群却数量过剩。保护管理者需要同时应对处于危机的种群和数量过剩的种群。过去人们普遍采用易地迁移的方式,但如今这种方式被认为风险高、流程复杂且成本高昂。
长期以来,维多利亚州的考拉种群一直被认为基因存在缺陷,因为它们大多源自一次严重的历史遗传瓶颈。尽管这些种群仍保留着那次事件的基因印记,但新研究表明,其中许多种群如今正在恢复。通过基因重组及新变异的累积,有害突变正在减少,适应潜力不断增强。
“我们的研究结果展现的是这些种群的基因恢复,而非基因崩溃。”Ahrens表示,“这是全球首个证据,表明保护决策不能依赖静态的遗传多样性指标。我们需要了解种群的演化方向。”
论文作者、澳大利亚塞萨尔研究所所长Andrew Weeks称,这项研究的意义远不止于考拉。“几十年来,我们一直把遗传多样性当作衡量灭绝风险的简单评分卡。但演化是动态的。了解一个种群长期来看是在扩张、稳定还是衰退,或许与衡量它当前的多样性水平同等重要。”
除考拉外,许多濒危物种都经历过遗传瓶颈、栖息地丧失和环境的快速变化。该研究表明,仅依靠静态遗传指标判断灭绝风险,可能会错误评估物种的濒危程度与恢复状态,同时凸显了理解跨世代演化过程的重要性。
相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.adz1430
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