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Science:基因组测序显示鱼类快速进化以适应污染

时间:2016-12-12 06:24 作者:生物观察
 

 

 


根据12月9日发表在Science杂志上的一篇文章:进化正在努力地起作用,将一些在城市生活的鱼类从被人类改变的、致命环境中拯救出来。当环境变化已经超过很多物种的进化速度时,生活在美国四个污染的东海岸区域的大西洋锵却变得能够复原。这些鱼已经适应了原本会杀死它们的高度有毒的工业污染。研究发现锵鱼能比其它鱼类超8000倍地耐受污染。虽然这种鱼是没有商业价值的,但它是其它物种的重要食物和环境指示物。遗传多样性加快进化是什么使大西洋锵这么特殊呢?非常高水平的遗传差异。到目前为止的测量它的遗传差异高于包括人类的任何其它脊椎动物。更多的遗传多样性,可以更快地进化。这就是为什么昆虫和杂草能很快地适应和进化以抵抗杀虫剂的一个原因,以及为什么病原体可以迅速进化来抵抗生产出来破坏它们的药物。然而,并不是所有的物种都是如此幸运。通讯作者,加州大学戴维斯分校环境毒理学的副教授Andrew Whitehead说:“有些人会认为这是积极的消息,并认为物种可以演变来响应我们对环境所做的。不幸的是,绝大部分我们关心的、想予以保护的物种可能无法适应这些快速变化,因为它们没有高水平的遗传变异允许它们能够迅速进化。”
比较:左边是一个正常发育的大西洋锵的胚胎,右边的胚胎受化学物质PCB的影响发育出畸形的心脏。进化出一个污染解决方案在Science发表的这篇文章中科学家对来自马萨诸塞州新贝德福德港、新泽西的纽瓦克湾、康涅狄格的布里奇波特地区、弗吉尼亚的伊丽莎白河污染与非污染位点的近400条大西洋锵的完整基因组进行了测序。这些位点已经被被自50年代和60年代污染的混合工业污染物所污染。研究小组的遗传分析表明大西洋锵的遗传多样性使它们能特别好地适应,在完全改变了的栖息地生存。在遗传水平上,耐受型群体以高度相似的方式进化。这表明这些鱼已经携带了那些让它们适应污染位点的遗传变异,并且可能已经进化出一些针对污染的解决方案。这篇文章为未来的研究奠定了基础,可以探索哪些基因能赋予机体对特定化学物质的耐受性。这样的工作可以帮助我们更好地解释人类和其它物种之间有怎样的遗传差异,能导致对环境化学品的敏感性差异。Whitehead说“如果我们知道可以在另一种脊椎动物中导致敏感性基因的种类,也许我们可以了解不同的人类,在这些重要的基因中他们自己的突变,对这些化学物质可能做出怎样的反应。”资助该项目的国家科学基金会环境生物学的项目主管George Gilchrist说:“这项研究表明,不同种群的大西洋锵暴露于有毒污染进化出了通过改变分子通路来容忍污染的能力。这种途径可能在许多动物暴露于污染物时起类似作用,对不同的有毒物适应反应略有不同。”参考资料Evolution in action: A fish adapts quickly to lethal levels of pollution
The genomic landscape of rapid repeated evolutionary adaptation to toxic pollution in wild fish