由加利福尼亚大学戴维斯分校主导并于12月9日发表在Science杂志的研究指出,物种进化正试图拯救一些城市鱼类避免人为环境产生的致命伤害。
如今环境变化速度远超许多物种的进化速度,但生活在四个受污染的东海岸出海口的大西洋鳉鱼的数量却得到显著地恢复。这些鱼群已能适应一般情况下达到致命级别的剧毒工业污染物。
研究发现,鳉鱼对该级别污染物的抵抗能力是其它鱼类的8000倍以上。虽然并非高价值商品,但它们却是其它物种的重要食物以及环境指示物。
遗传多样性加速进化
是什么让大西洋鳉鱼如此特殊?答案是它们极其高的遗传变异水平,目前确认的高于包括人类在内的任何脊椎动物。遗传多样性越复杂,进化越快。这就是为什么昆虫和杂草能迅速适应并进化从而对农药产生抗药性,以及病原体能快速进化并对施予的特效药物产生耐药性的原因。
然后,并非所有的物种都那么幸运。
加州大学戴维斯分校环境毒理学副教授,首席作者Andrew Whitehead说:“一些人会将其视为一个积极讯号,想当然认为物种能通过进化来适应我们改变的环境。但不幸地是大多数我们重视保存的物种并没有如此高水平的遗传变异来使它们迅速地适应环境。”
进化是污染的应对之法?并非适用我们大多数人
科学家对约400种大西洋鳉鱼做了基因组排序,它们分别来自受污染和未被污染的水域:曼彻斯特的新贝德福德港、新泽西州纽瓦克港、康涅狄格州布里奇特地区,还有弗吉尼亚的伊丽莎白河。这些地区在二十世纪五十和六十年代被复杂的工业化合物污染,包括二恶英、重金属、碳氢化合物和其它化学物质。
该团队通过遗传分析发现大西洋鳉鱼的遗传多样性使它们能特别好地适应从根本上改变了的栖息地并存活下来。在遗传水平上,耐受群体是通过高度相似的途径进化的。这表明在栖息地污染之前,这些鱼已经携带了能够适应环境的遗传变异,同时表明为了适应污染的环境鱼类只需要进行一小部分的变异。
这一研究为将来进一步探索是哪些基因对特定化学物质表现出耐受性奠定了基础。这些工作可以帮助更好的解释人类与其它物种之间的遗传差异是如何导致对周围化学物质产生敏感性差异的。
“如果我们知道哪些基因能够赋予像人类一样的其他脊椎动物这种敏感性,可能我们就可以明白在这些重要基因中发生个体差异突变的人类是如何对化学物质作出的反应。” Whitehead说。
“这个研究表明不同种群的大西洋鳉鱼通过改变某个分子通路来适应其周围的剧毒污染。这种通路在很多处于污染环境中的动物身上都扮演相似的角色,只是对不同有毒物质的适应反应稍有不同。”George Gilchrist指出。George Gilchrist是美国国家科学基金的环境生物学部门节目部主任,该部门与国家环境健康科学研究所共同赞助了这项研究。
原文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2016/12/161208143334.htm