新的研究发现,独角鲸是北冰洋中的独角“独角兽”。对于如此繁荣的人口来说,其遗传多样性低得惊人。这项由丹麦自然历史博物馆的Michael Westbury领导的研究对独角鲸(Monodon monoceros)的基因组进行了测序,发现与其他海洋哺乳动物相比,它们的基因多样性非常低——几百万年来一直如此。
这项研究的结果挑战了种群理论中的经典观点,即强大和可变的基因组是进化的重要组成部分,允许选择基因来应对环境变化,例如,或抵抗病原体。
低遗传变异可能发生在种群瓶颈之后,例如在夏威夷僧海豹中看到的狩猎物种几近灭绝。有限的基因库和小群体的近亲繁殖可能导致有害等位基因的流行,降低对物种的适应性。将种群细分成更小和孤立的群体也会导致遗传变异的丧失。
“有这样一个概念,为了生存,为了能够适应变化,你需要有很高的基因多样性,但是你有这个物种。在过去的100万年里,它的基因多样性很低,它仍然存在——实际上,它是相对丰富的。”这篇论文的合著者之一Eline Lorenzen也来自丹麦自然历史博物馆。
将独角鲸的基因组与其他哺乳动物物种的16个物种进行比较,研究小组发现只有Hyaena brunnea的多样性较低。
独角鲸几乎和圣米格尔岛狐狸(Urocyon littoralis littoralis)一样。由于岛屿殖民,其人口少,分布有限和最近的人口规模瓶颈是低遗传多样性的典型情景。这与独角鲸的现状形成了鲜明的对比,独角鲸今天存活着超过17万只,在整个北极-大西洋分布着联系紧密的繁殖种群。
这向我们表明,仅仅观察个体的数量并不能表明一个物种的基因组多样性水平,但同时观察基因组多样性水平并不能表明个体的数量,”Lorenzen说。
"把这两者等同起来似乎不像以前认为的那么简单."
研究人员随后认为,也许独角鲸的低多样性与其作为北极哺乳动物的地位有关,但该地区的其他特有物种,如鲸鱼(Balaena mysticetus)、海象(Odobenus rosmarus)、北极熊(Ursus maritimus)和白鲸(Delphinapterus leucas),都具有很强的多样性。
基因组变异的测量可以反映以前的人口统计事件,研究小组想知道独角鲸种群的历史是否导致不寻常的遗传。
该团队寻找任何繁殖的迹象,并发现“没有剧烈的近期瓶颈,但从大约200万年前开始多样性的古老下降”。
最初的人口膨胀与大约1.15亿年前最后一次冰期的开始相吻合,这表明环境因素可能与北极海冰的增加有关。研究人员怀疑,在最初的小创始人的嘴之后,积极的栖息地变化导致物种扩散到我们今天看到的相对富裕的种群水平。
韦斯特伯里说:“独角鲸长期的低遗传多样性可能使它们能够发展不同的机制来应对它们有限的基因组。”
北极鲸现在可以被添加到多种物种中,这挑战了遗传多样性低的负面影响的经典观点,包括一些信天翁(来自Diomedea属)、棕色鬣狗和海峡岛狐狸(Urocyon littoralis)。尽管受到人类活动的威胁,但所有这些动物都没有表现出抑郁的迹象。
最近,独角兽在国际自然保护红色名单中被降级为几乎具有威胁性和最不受关注,但研究人员指出,鲸鱼的限制性分布和专业生活方式使它们容易受到气候变化和北极人类活动的影响。
“我们的研究无法评论独角鲸是否能够适应,或者它们在这些快速变化中是否具有弹性可塑性,”洛伦岑警告说。
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