古代 DNA 揭示，意想不到的轉(zhuǎn)折使伊比利亞猞猁免于滅絕

許多大型哺乳動(dòng)物已經(jīng)失去了遺傳多樣性，這通常是由于人們縮小種群的行為。其影響可能很嚴(yán)重，因?yàn)闆]有遺傳多樣性，種群就沒有“基因數(shù)據(jù)庫”來適應(yīng)環(huán)境變化。

這伊比利亞猞猁(猞猁）對(duì)這種多樣性的減少并不陌生。

人類活動(dòng)使種群數(shù)量低到危險(xiǎn)的程度，使它們的基因庫不斷縮小。這種損失威脅到猞猁適應(yīng)不斷變化的環(huán)境的能力，使它們的生存處于危險(xiǎn)之中。

我們團(tuán)隊(duì)的研究揭示了伊比利亞猞猁如何與其表親歐亞猞猁(猞猁） 在過去的幾千年里。

這種混合可能促進(jìn)了伊比利亞猞猁的遺傳多樣性。這是其生存的關(guān)鍵因素，尤其是在該物種面臨如此不確定的未來的情況下。

低遺傳多樣性會(huì)導(dǎo)致“近親繁殖抑郁癥“，密切相關(guān)的動(dòng)物繁殖并產(chǎn)生不太適合生存的后代。在極端情況下，這可能會(huì)將整個(gè)種群甚至物種推向滅絕.

為了提高瀕臨滅絕的種群的遺傳多樣性，環(huán)保主義者有時(shí)會(huì)求助于“基因拯救”。這包括引入來自不同種群的個(gè)體，希望它們能與當(dāng)?shù)貏?dòng)物繁殖，減少近親繁殖并增強(qiáng)遺傳多樣性。

雖然這種策略可能有效，但并非沒有風(fēng)險(xiǎn)。

引入基因差異太大的動(dòng)物會(huì)破壞或稀釋有益的性狀，從而可能損害種群的生存和繁殖能力。這是一種被稱為“近親繁殖抑郁癥”的現(xiàn)象。

盡管存在這些風(fēng)險(xiǎn)，但基因拯救仍然是一種有價(jià)值的保護(hù)工具，盡管人們通常對(duì)此持謹(jǐn)慎態(tài)度。

遺傳多樣性降低的最嚴(yán)重情況之一是伊比利亞猞猁，曾經(jīng)是世界上最受威脅的貓科動(dòng)物物種。它主要分布在西班牙和葡萄牙的部分地區(qū)。

救援和恢復(fù)

今天，伊比利亞猞猁正在從瀕臨滅絕的狀況中恢復(fù)過來。據(jù)報(bào)道，有 400 多只生殖雌性2023 年人口普查.

與 2002 年的 25 人相比，這是一個(gè)巨大的增長(zhǎng)。這種轉(zhuǎn)變?cè)诤艽蟪潭壬弦獨(dú)w功于雄心勃勃的保護(hù)計(jì)劃在過去的二十年里，涉及協(xié)調(diào)繁殖計(jì)劃和重新引入。

這一成功部分歸功于“基因拯救”效應(yīng)，其中混合了兩個(gè)剩余的遺傳不同種群有助于提高物種的遺傳多樣性。

盡管取得了這些進(jìn)展，伊比利亞猞猁仍然面臨重大挑戰(zhàn)。

該種群遠(yuǎn)未達(dá)到需要考慮的最低限度的 1,100 只生殖雌性遺傳可行.因此，它的遺傳多樣性仍然是有記錄以來最低的物種之一。

進(jìn)一步的基因拯救可能是增強(qiáng)多樣性的解決方案。但有一個(gè)問題——世界上沒有其他伊比利亞猞猁種群可以作為新遺傳物質(zhì)的來源。

古代 DNA 可以從歷史遺跡或亞化石（不夠古老而不能被視為真化石但也不被認(rèn)為是現(xiàn)代的動(dòng)物）樣本中提取。

通過研究這些，科學(xué)家可以獲得對(duì)物種遺傳歷史的寶貴見解，從而與當(dāng)今的同類物種進(jìn)行鮮明的比較。

2015 年，我們的同事 Maria Lucena-Perez 首次訪問了我們另一位同事 Michael Hofreiter 在德國(guó)的實(shí)驗(yàn)室，從古代伊比利亞猞猁骨骼中生成了第一個(gè)全基因組數(shù)據(jù)。

從骨骼中提取古代 DNA 是一個(gè)高度專業(yè)化的過程，需要專門的潔凈室設(shè)施來防止現(xiàn)代 DNA 污染。

通過合作，我們的團(tuán)隊(duì)成功地從三只古老的伊比利亞猞猁標(biāo)本中提取了核 DNA。

其中兩個(gè)大約有 2,500 年的歷史。第三個(gè)可以追溯到 4,000 多年前。

這標(biāo)志著首次從古代伊比利亞猞猁身上提取出核 DNA?，旣悂喌某删蜆O大地促進(jìn)了我們對(duì)伊比利亞猞猁基因構(gòu)成數(shù)千年來如何進(jìn)化的理解。

我們的團(tuán)隊(duì)分析了該 DNA 并將其與現(xiàn)代伊比利亞猞猁的 DNA 進(jìn)行了比較。令我們驚訝的是，古代猞猁的遺傳多樣性甚至低于它們的現(xiàn)代后代。

鑒于過去幾個(gè)世紀(jì)它們的數(shù)量急劇下降，這一發(fā)現(xiàn)既出乎意料又令人費(fèi)解。

物種雜交

缺失的一塊拼圖來自于發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代伊比利亞猞猁種群與密切相關(guān)的歐亞猞猁種群相比，與古代猞猁相比，它們共享更多的遺傳變異。

這表明這兩個(gè)物種在過去 2,500 年內(nèi)成功地雜交，促進(jìn)了當(dāng)今伊比利亞猞猁的遺傳多樣性。

這些發(fā)現(xiàn)與古代基因從歐亞猞猁流向伊比利亞猞猁基因組的廣泛基因組證據(jù)一致。雖然這兩個(gè)物種今天不共享相同的棲息地，但它們?cè)?jīng)在伊比利亞半島共存，可能在法國(guó)南部和意大利北部共存。

這種情況將為雜交提供大量機(jī)會(huì)。

隨著它們的分布范圍不斷擴(kuò)大，這兩個(gè)物種自然相遇和繁殖的潛力再次增長(zhǎng)。這可能會(huì)為未來的遺傳多樣性開辟新的可能性。

過去 30 年全核基因組分析的出現(xiàn)揭示了許多跨物種雜交的案例，例如北極熊和棕熊.這表明猞猁的情況并不那么罕見。

但伊比利亞猞猁是第一個(gè)有記錄的種間繁殖顯著增加物種范圍遺傳多樣性的例子。

我們?nèi)匀徊煌耆私膺@種基因提升的確切效果，特別是它是否提高了種群的健康狀況和生存率。一個(gè)有趣的可能性是，盡管伊比利亞猞猁的遺傳多樣性極低，但由于歐亞猞猁反復(fù)進(jìn)行的基因拯救，它還是成功地存活了下來。

雖然還有更多內(nèi)容需要學(xué)習(xí)，但我們的研究為更廣泛的基因拯救討論提供了一個(gè)意想不到但重要的案例研究。

如果我們能更好地預(yù)測(cè)雜交發(fā)生時(shí)近親繁殖和近親繁殖抑郁癥的機(jī)會(huì)，我們就可以在持續(xù)的生物多樣性危機(jī)中更有效地使用基因拯救作為保護(hù)工具。

約翰娜·洛杉磯·派曼斯， 動(dòng)物學(xué)博士后研究員，劍橋大學(xué);阿克塞爾·巴洛， 動(dòng)物學(xué)講師，班戈大學(xué)和何塞·戈多伊， Investigador Genómica de la Conservación ，Estación Biológica de Do?ana （EBD-CSIC）

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