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国内环境的变化为外来入侵物种带来了遗传上的优势

  • 科学
  • 2020-06-23 08:55:33
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天龙八部私服发布网 www.famlot.com 威斯康星大学麦迪逊分校的科学家发现,不断变化的环境可以帮助某些物种维持其定居在新家中所需的遗传多样性,从而使它们能够入侵新地区。

一旦这些入侵物种到达,适应就会采取令人惊讶的相似路径。进化甚至可以作用于完全相同的基因组区域,即使是在广泛分散的种群之间以及在大陆的另一侧独立入侵时也是如此。

这些发现可能使未来的入侵行为更容易预测,这是当务之急,因为入侵物种每年造成的损失达数千亿美元。随着气候变化迫使更多物种迁徙或灭亡,预测适应性的能力可以帮助我们了解哪些生物将生存。

在写自然生态和进化6月22日,综合生物学卡罗尔Eunmi李威斯康星大学麦迪逊分校教授,博士后研究员大卫·斯特恩形容从咸水小型甲壳类,桡足类Eurytemora慈竹,是如何能够入侵五大湖等淡水湖。

在Eurytemora称其为家的河口中,水盐度的波动促使the足类种群之间的遗传多样性水平高涨,使他们能够在不断变化的条件下生存。当入侵者到达淡水时,这种遗传多样性帮助他们进行了自然选择,繁衍并接管。

李说:“本土范围内的条件变化可能提供了主要的进化力量,使物种能够入侵新的栖息地。”“这不仅是针对这一co足类动物的原理,而且还可能解释了为什么五大湖中的大部分入侵物种来自条件不稳定的咸淡水生境。”

Lee和Stern研究了两个不同地点的Eurytemora种群:魁北克的圣劳伦斯河口以及得克萨斯州和路易斯安那州附近的墨西哥湾。每一个都继续入侵淡水湖,无论是大湖还是海湾上游的内陆湖。研究人员对数百只co足类的基因组进行了测序,以研究它们如何使它们从盐水跃升至淡水。

斯特恩说:“我们寻找的基因变化在这些不同的独立入侵事件中是相同的。”

在不同地点的这两个不同种群经历相同的遗传变化的地方,这就是所谓的平行进化的证据。就the足类而言,如果仅靠偶然性,至少在与盐度耐受性有关的基因组位置,这两个种群的平行进化要比预期的多29倍。这种趋势在基因组的更广泛区域也同样存在。

李说:“这令人惊讶,因为海湾和大西洋的人口大不相同。”“但是它们在其天然范围内具有相同的突变,然后相同的突变在入侵人群中的频率独立上升。”

然后,研究人员调查了相距数千英里的Eurytemora种群如何保持足够的遗传相似性,以促进这种程度的平行进化。Lee和Stern发现经历平行进化的基因在家中经历了平衡选择。平衡选择促进维持各种等位基因(基因的变异)以应对不同条件。

对于Eurytemora,已经选择了盐度的季节性变化来改变遗传特征,从而帮助甲壳动物在各种条件下生存。当the足类进入淡水时,它可以依靠这种遗传多样性来适应其新家。

改变以适应淡水的大多数基因组区域具有未知的功能。但是研究人员发现了由平行进化形成的一系列基因,它们与盐度变化有着明显的联系。在seven足类基因组中,具有七个拷贝的离子转运蛋白(可控制将多少钠泵入细胞)的区域在平行进化中密度最高。

Lee说:“我们期望离子转运蛋白将发挥重要作用。”“到淡水时,要做的第一件事就是开始将更多的离子泵入池中。”

研究人员认为,平衡选择可能解释了许多其他入侵,特别是在大湖地区。斑马和斑蚌等其他入侵者也来自盐度波动的地区。只要环境的规律性变化的时间跨度长于生殖周期并且跨代世代相传,就有可能在选择和随后的入侵之间取得平衡。

Lee说:“平衡选择可能是一种广泛的进化力量,使某些人口在遇到进化环境变化时倾向于进化。”

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