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微小的热带水坑蛙表明,保护基因变异对动物在气候危机中生存至关重要

本站发布时间:2024-06-11 18:11:53

科学家们对水坑蛙进行了研究,以确定基因变异的热点和气候危机可能导致种群同质化而无法适应的地方

科学家警告说,即使是分布广泛的物种也可能在基因组上容易受到气候危机的影响。通过研究生活在中非热带雨林中的水坑蛙的DNA,科学家们发现,环境高度变异的地区会产生高度的遗传变异。如果这些不同的栖息地和生活在那里的青蛙消失了,本可以让该物种进化以在气候危机中生存的基因变异也可能消失。同时,遗传变异低的种群可能会迅速灭绝,无法适应

《保护科学前沿》杂志上这项研究的主要作者、新奥尔良大学的考特尼·米勒博士说:“一般来说,种群中的基因组变异越多,它们就越有可能对环境变化做出反应,比如未来的气候变化。”

布埃阿大学的Geraud Tasse Taboue博士补充道:“我们想确定基因组变异的驱动因素,以及种群如何应对未来的气候变化。”

适者生存

气候危机预计将迅速改变世界的面貌。如果动物找不到合适的栖息地,它们将需要通过进化或改变行为来适应。一个物种的基因多样性越大,它就越有可能成功进化生存

几内亚湾和刚果盆地的热带森林预计将受到气候危机的特别严重影响。这些森林也是生物多样性的热点。有几个因素可能会导致这种情况,将一个物种的种群相互分离,使它们随着时间的推移变得更加不同:距离、大型河流等物理屏障、环境变化以及更新世期间森林的破碎

像水坑蛙这样广泛分布的物种是揭示这些因素对基因变异影响的理想模型,这对于理解物种的基因组脆弱性至关重要——它们在进化上适应气候变化的可能性有多大

科学家们在一系列不同的地点和栖息地对191只青蛙进行了采样,提取了DNA并绘制了不同变体的发生图。然后,他们使用与青蛙的生物学和行为相关的环境变量来绘制青蛙栖息地之间的差异图:年温度和降雨量,以及一年中最冷季度的降雨量

他们使用这些变量将如何随着气候危机而变化的预测来模拟青蛙未来的栖息地。他们还研究了过去气候的模型,以了解更新世的栖息地可用性如何影响当今的变化

栖息地热点

将这些数据与专门的统计方法相结合并进行分析,使科学家能够确定推动水坑蛙基因变异的最重要力量,并确定青蛙在基因组上更易受感染的地区。研究小组发现,对于水坑蛙来说,基因变异受到地点之间距离的影响,但主要是由它们的环境预测的。降水的季节性模式尤其有影响。附近有多种栖息地的景观也与高遗传变异区域重叠

Miller说:“降水量的变化是这种青蛙与环境相关的基因组变化的主要因素。”。“出现在喀麦隆高地、喀麦隆中南部森林草原交错带、横跨赤道、从海岸到加蓬内陆的青蛙可能更有可能跟上未来的气候变化。”

科学家们还确定了几个地区的青蛙种群可能没有足够的基因变异,无法适应突然的栖息地变化,例如加蓬西南部

该团队认为,这些发现以及对不同物种的类似研究可能有助于规划保护干预措施。然而,科学家们警告说,他们的分析只是部分捕捉到了青蛙的基因变异,为了充分了解这些变异对水坑蛙未来生存的影响,我们需要将它们与表型特征联系起来

Tasse Taboue说:“我们无法在选择中识别变异,这可能为我们提供了更多关于适应性潜力的见解。”。“但保护工作可以集中在保护基因组变异率高的地区,假设这些地区有个体,在环境变化的情况下,这些个体可能更容易存活下来。”

More information: Environmental variation predicts patterns of genomic variation in an African tropical forest frog, Frontiers in Conservation Science (2024). DOI: 10.3389/fcosc.2024.1366248

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