这种蛇原产于澳大利亚和南太平洋，很可能在二战后的某个时候抵达关岛，可能是藏匿在军用运输机上。它的到来带来了毁灭性的后果。棕树蛇导致关岛许多本土森林鸟类局部灭绝，并且每年通过攀爬电线杆和电力设备造成数百次停电。
在该美国领土的某些地区，它们的数量已攀升至每平方英里30,000条蛇。
超出预期的蛇类入侵
这次入侵长期以来一直困扰着生物学家，因为关岛的种群被认为始于极少数的蛇。
如此有限的奠基种群通常会造成严重的遗传瓶颈。由于可供利用的遗传差异较少，近亲繁殖通常会降低物种的适应能力，并使快速种群增长的可能性降低。
一项由布法罗大学主导、于7月24日发表在《科学进展》上的新研究表明，棕树蛇拥有的遗传变异远比科学家以前认识的要多。
来自布法罗大学和美国地质调查局 (U) 的研究人员使用先进的长读长测序技术检查了该蛇基因组的大片段。他们发现了数千种结构变异，包括被重复、缺失或重排的DNA片段。
许多此类变异集中在与免疫和嗅觉相关的基因中。
这种隐藏的遗传多样性可能有助于解释，一个仅由少数几条蛇建立的种群是如何在剧烈的近亲繁殖中存活下来，适应关岛环境，并如此急剧地扩张的。
“棕树蛇可能并不算极度多样化，但它拥有重要但未被充分重视的遗传多样性来源，”该研究的通讯作者、布法罗大学生物科学系副教授Trevor Krabbenhoft博士说。
影响超出关岛范围的研究发现
这一发现可能会让那些花费数十年时间试图控制关岛棕树蛇数量的机构感到沮丧。更强的遗传灵活性可能使这种入侵物种比先前假设的更具韧性。
与此同时，这些结果可能会为那些种群数量稀少或高度近亲繁殖的濒危物种带来希望。
“濒危物种的基因灵活性可能比我们意识到的要高，”第一作者Christopher Osborne博士说，他曾是Krabbenhoft实验室的博士生，现任纽约州立大学奥斯威戈分校的水生生物学家。“我们现在对那些未被重视的遗传多样性来源有了更好的了解，这或许可以解释为什么一些近亲繁殖的物种仍能对其环境做出反应。”
长读长测序揭示隐藏的DNA变化
科学家对遗传多样性的了解很大程度上来自于对单个DNA碱基对变化的研究，例如A变为G或T变为C。
早期的DNA测序工具主要设计用于检测这些微小变化。它们在识别涉及更长DNA片段的重大差异方面效果较差。
长读长测序允许研究人员检查更大、更连续的基因组片段。这使得检测影响50个碱基对或更多碱基对的结构变异成为可能。
总体而言，结构变异改变的基因组范围几乎是单碱基对变化的八倍。
“这就像用放大镜逐字母地查看两本书的部分内容，认为它们是一样的，却没有意识到整段文字已经被移动或复制了。旧的测序技术无法让我们轻易看到，一个个体中的DNA在染色体上的位置可能与另一个个体完全不同，”Krabbenhoft实验室的博士后研究员Levi Gray博士说。“我们如何定义遗传多样性以及如何实际测量它，很大程度上取决于当时的技术。”
Gray此前在U工作时曾研究过关岛的棕树蛇问题。通过那次合作，研究人员从U棕树蛇快速反应小组 (RRT) 获得了DNA，该小组致力于防止这种入侵物种扩散到美国及其领土的其他地方。
超过19,000个结构变异
当团队在Krabbenhoft的实验室分析样本时，他们在棕树蛇基因组中识别出超过19,000个结构变异。
这意味着研究人员发现了大约19,000个位置，这些位置的DNA片段因重复、缺失或重排而存在差异。
这些变异并非随机散布在整个基因组中。相反，它们在涉及免疫功能和嗅觉的基因中出现的频率特别高。
棕树蛇高度依赖嗅觉来导航和捕猎。通过吐出分叉的舌头，它们收集空气中的化学信号，帮助它们定位潜在的猎物。
在其嗅觉基因中发现的异常多样性也可能有助于解释一个行为谜团。已知棕树蛇在其原产地会捕食其他蛇类，但在关岛几乎没有证据表明它们经常互相捕食。
“蛇类敏锐的嗅觉可能使它们将彼此识别为更像兄弟姐妹——考虑到高度的近亲繁殖——而不是猎物，”Gray说。
遗传多样性是在关岛出现的吗？
科学家仍然不知道这些结构变异是在蛇抵达关岛之前就已经存在，还是在入侵开始后才出现的。
大规模的基因组变化通常需要经过许多代才能积累形成。然而，一些研究表明，严重的种群瓶颈可能会加速结构变异的形成。
要确定这些变化何时出现，需要与其原产地的棕树蛇进行比较。
“这种多样性是否有可能是在入侵后出现的？是有可能的，但我们必须对原产种群的蛇进行测序才能确定，”Gray说。
其他共同作者包括U科学家M. Renee Bellinger博士和Melia Nafus博士，以及布法罗大学研究科学家Brian Foote、博士后研究员Steven Fleck博士和博士生Sarah Chang与Hannah Waterman。