贝勒大学(Baylor University)的一项研究发现，近期海湾鱼类(一种在污染严重的休斯敦船舶通道中常见的大型鱼类)的杂交使该物种迅速适应极端污染。
“我们的工作表明，杂交可以作为进化救援的机制 - 可能不仅是为了应对化学污染，而且可能也是为了应对与全球气候变化相关的快速环境变化，”资深作者Cole Matson博士说。 D.，贝勒大学环境科学副教授，水库与水生系统研究中心(CRASR)成员。
该研究发表在“科学”杂志上，该杂志是美国科学促进会的同行评审期刊。
沿着墨西哥湾北部和佛罗里达大西洋沿岸的沿海河口的海湾杀戮地区，在生态和经济上都很重要。它是许多沿海运动鱼的首选猎物，包括斑点鳟鱼，红鼓和比目鱼。
根据这项研究，休斯顿船舶航道受到60多年工业活动的严重污染。这种污染导致鱼类消费咨询由德克萨斯州卫生服务部发布，海湾杀戮代表了环境污染的重要环节，从污染的沉积物和大型无脊椎动物转变为流行的游戏鱼，然后由人类消费。
休斯顿航道的大量工业污染长期以来对当地鱼类种群构成了巨大挑战，从而推动了适应性需求。
“导致人口下降的根本性环境变化可能会限制物种在遗传上适应生存的方式，”Matson说。“我们认为，在极端环境变化期间，物种间和物种间的连通性可能是适应性变异的重要来源。”
这些变化的原因可能是化学或石油泄漏，盐度变化，温度变化。在过去，物种通常能够在几个世纪，几千年甚至更长的时间内发展，以应对这些变化。但现在他们可能需要能够在几十年内发展而不是为了生存。
“这种加速的步伐更多地依赖于现有的遗传变异或与其他种群的连接，因为有益的基因突变非常罕见，”Matson说。
在极端变化的事件中，“自然种群依赖于遗传变异，使它们能够快速适应”，作者，辉瑞公司资深科学家Elias Oziolor博士说，他在Baylor的论文研究中进行了大部分研究。大学。“海湾鱼类的巨大种群规模使它们能够保留大量的遗传变异。
“然而，在极端的污染压力下，最终的解决方案不是他们自己的遗传变异，而是变异他们很幸运能够通过杂交从他们的姐妹物种大西洋杀戮中捕获。”
For the study, Gulf killifish were sampled from 12 sites in the Houston Ship Channel and Galveston Bay with varying pollution levels. These fish were then cultured in Baylor aquaculture facilities, including the collection of embryos to test for pollution tolerance. This was done by exposing embryos from each of the populations to model pollutants that act through toxicity pathways similar to many chemicals in the Houston Ship Channel.
研究人员发现，污染最严重的地区的鱼类对污染的抵抗力最强，而且抵抗力是通过多代遗传进行的。为了更好地了解鱼类是如何进化的，他们对来自7个种群的288只个体鱼的整个基因组进行了测序，代表了不同程度的污染耐受性。通过寻找来自受污染群体的鱼类基因组选择的证据，他们确定了最强选择压力下的基因，因此可能是休斯敦船舶通道生存最重要的基因。
最强选择的两个基因组区域可追溯到大西洋的杀戮，而不是海湾的杀戮 - 最近的杂交认为是人类活动造成的，可能是来自大型船的压载水。
“尽管海湾地区的鱼类已经适应了预防受污染的休斯顿船舶通道中预期的心脏畸形，但对其他常驻鱼类物种的影响还不清楚，并且是未来研究的一个领域，”Matson说。“我们对其他受污染地区的海湾杀戮对污染的反应非常感兴趣。
“我们并不是说杂交通常会为环境挑战提供解决方案，”他说。“事实上，这种杂交事件的持续时间有限，以及具有这些特定基因变异的杀螨剂的非常强的选择性优势，提供了一组罕见的环境，允许进行适应性渐渗，而没有任何证据证明结果可能导致有害的遗传包袱。杂交。“
Matson说，需要更多的研究来了解面对快速环境变化的各种进化救援机制的相对重要性。“杂交不太可能成为进化救援的常用机制，”他说。“但这项研究清楚地表明它是可能的。”
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