由于来自另一条鱼的基因Killifish生存受污染的水域

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-05-07 浏览次数:73

在休斯敦航道海湾鳉鱼的他人口已经几十年来一直稳步下降,毒素从工业活动在浇注,突然神秘地时的可能结果是,在上世纪70年代,它开始呈上升趋势。水没有改变。在过去的六十年中,几家炼油厂和一家石油化工厂的活动导致大量卤化和多环芳烃(HAHs和PAHs)被认为会破坏无脊椎动物的心脏发育 - 通常是致命的。

由于来自另一条鱼的基因Killifish生存受污染的水域

科学家认为,那里发现的数量应该对杀戮致命,然而,它们仍然存活甚至繁荣。Fundulus grandis,长度最长只有7英寸,通常用作饵料鱼,不知何故适应并设法生活在极度污染的栖息地。

辉瑞公司的生物信息学科学家Elias Oziolor曾是加利福尼亚大学戴维斯分校的进化遗传学家,他想知道为了应对极端的环境压力,这种鱼能够如此迅速地进化。他和他的同事在5月3日的“科学”杂志上报告的答案似乎是从一种完全不同的杀戮物种带入人群的基因突变。

康斯坦茨大学的一位进化遗传学家Axel Meyer没有参与这项研究,他在给科学家的一封电子邮件中说,由于来自另一条鱼的基因,这些鱼能够迅速获得污染的遗传优势的建议是“惊险。”

通道中的污染以梯度模式向外辐射,在前往墨西哥湾的途中,HAH和PAHs的含量极高。当Oziolor决定研究鱼类如何在这些污染物中生存时,他的团队采取的第一步是沿着这个梯度从12个地点捕获鱼类。他们将这些鱼带回德克萨斯州贝勒大学的一个实验室,等待它们产卵。当他们这样做时,研究小组将胚胎暴露于不同浓度的多氯联苯126(一种HAH)。

来自污染最严重污染区域的鱼类胚胎在暴露于浓度比污染较少的地区的鱼类高出一千倍的浓度时,可以避免心脏畸形。当他们从污染较严重的地区与来自污染较少的地区的鱼进行鱼类杂交时,他们的后代具有中等水平的保护作用,作者称这是保护HAH的遗传基础的证据。

接下来他们进行了遗传筛选。他们在基因组中发现了几个似乎被强烈选择的位点,这意味着他们可能正在帮助杀戮生存。这些突变使通常会导致心脏畸形的分子途径失效。但是,“更令人惊讶的是,”Oziolor说,这些地区中有两个并非来自海湾杀戮的遗传变异。“他们完全来自不同的物种。”

鱼经历了杂交 - 由于不同物种之间的交配而共享基因。Oziolor说,种间交配很少会为后代带来竞争优势。但在这种情况下,来自大西洋杀戮(Fundulus heteroclitus)的遗传物质似乎有助于帮助海湾杀戮鱼类在极端条件下生存。在大西洋杀戮期间发现海湾杀螨鱼在HAH存在下保护免受心脏畸形的突变,但在仍然易受该化合物影响的污染较少的地区的海湾杀螨中没有发现。

科学家们怀疑,通过杂交混合基因“可以使经历快速环境变化的人群受益”,美国地质调查局(USGS)的水生态学家Clint Muhlfeld在一封电子邮件中告诉The Scientist。“但据我所知,这是第一项直接和科学支持这一预测的综合性研究。”

这种种间交配如何发生仍然是一个难题。大西洋的杀戮通常不会在海湾地区发现,并且不够强壮,不能自己在那里游泳。Oziolor说他相信他们的蛋可能是从大西洋旅行的渔船上用水运输的。

现在,他和他的团队希望了解这些鱼在海湾其他污染区域分享DNA的常见程度。他说,最重要的要点是给物种提供混合空间的重要性。

“如果我们破坏栖息地,”他说,“这使得人们更难以相互交流并交换可能在非常严峻的情况下有用的遗传物质。”

Oziolor仍然强调,人类没有故意引起这种杂交,这种混合可能是危险的。Muhlfeld警告说,“在许多情况下,由人类活动驱动的杂交,例如物种的易位,往往会迅速发生并降低适应性,基因组完整性,最终降低本地物种的多样性。”

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