通常，具有遠(yuǎn)距離分散潛力的海洋物種種群的個(gè)體都具有相似的遺傳組成。然而，時(shí)不時(shí)地，在小的、局部的地點(diǎn)，一小群基因不同的個(gè)體會(huì)在短時(shí)間內(nèi)突然出現(xiàn)在種群中。一項(xiàng)新研究解釋了海洋軟體動(dòng)物中遺傳島的這種混亂形成是如何發(fā)生的。比勒費(fèi)爾德大學(xué)和英國(guó)南極調(diào)查局的科學(xué)家合作進(jìn)行了這項(xiàng)研究。他們的研究發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上。
通過研究帽貝 Nacella concinna，研究人員設(shè)法將種群內(nèi)動(dòng)物群體的遺傳差異歸因于兩個(gè)因素。使用基因組數(shù)據(jù)、來(lái)自漂流浮標(biāo)的數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)模擬，他們能夠證明，在帽貝的情況下，整整一代的后代都是從數(shù)量極其有限的父母那里傳下來(lái)的，并且水流將幼蟲帶到了一起一個(gè)位置。“我們已經(jīng)成功地彌合了理論與現(xiàn)實(shí)之間的差距，”該研究的作者之一、比勒費(fèi)爾德大學(xué)的分子生物學(xué)家約瑟夫·霍夫曼教授說(shuō)。
關(guān)于遺傳島形成的理論假設(shè)的第一個(gè)證據(jù)
是否會(huì)出現(xiàn)混沌島的形成往往取決于巧合。“隨著時(shí)間的推移，這些類型的生物體的分布可能在地理上受到限制且不穩(wěn)定，”約瑟夫·霍夫曼的同事、該研究的主要作者大衛(wèi)·文德拉米博士說(shuō)。“有很多理論試圖解釋這些基因島是如何發(fā)生的，”他說(shuō)。“然而，在實(shí)踐中，到目前為止還不可能將其歸因于具體機(jī)制。”
這項(xiàng)研究是比勒費(fèi)爾德的研究人員與英國(guó)極地研究計(jì)劃英國(guó)南極調(diào)查局 (BAS) 的同事之間的合作，他們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)收集了數(shù)據(jù)。BAS 的 Lloyd Peck 教授博士在南極洲潛水時(shí)收集了帽貝樣本，并與 Joseph Hoffmann 一起提出了這項(xiàng)研究的想法。'帽貝 Nacella concinna 是密集棲息在南極洲淺水區(qū)的生物之一。在某些地方，每平方米有近 500 只動(dòng)物生活在那里，”佩克說(shuō)。每年，雌性都會(huì)將數(shù)百萬(wàn)個(gè)卵釋放到水中，從中發(fā)育出幼蟲。對(duì)來(lái)自南極洲的基因樣本的分析清楚地表明存在一個(gè)基因島，并表明基因島可能在這些帽貝中相對(duì)頻繁地發(fā)生和消失。
方法論允許重建遺傳島形成的進(jìn)一步案例
研究數(shù)據(jù)來(lái)自 1999 年和 2015 年，從南極洲的九個(gè)地點(diǎn)收集。研究人員分析了基因組數(shù)據(jù)，并將它們與來(lái)自漂流浮標(biāo)的數(shù)據(jù)相結(jié)合，后者提供了有關(guān)洋流的信息。“我們還開發(fā)了計(jì)算機(jī)模擬，在其中我們重新創(chuàng)建了帽貝的生命周期，以了解哪些事件可能導(dǎo)致基因島的出現(xiàn)，”大衛(wèi)·文德拉米說(shuō)。研究結(jié)果是決定性的：一個(gè)地方的整代帽貝都來(lái)自少數(shù)父母。幼蟲也隨著洋流一起移動(dòng)，因此定居在同一個(gè)地方。
然而，這并不意味著所有其他關(guān)于基因島形成的理論都是錯(cuò)誤的。“一種完全不同的理論可能適用于其他情況，”文德拉米說(shuō)。“我們的研究設(shè)計(jì)也可以在其他情況下重建基因孤島，并縮小可能的原因。”
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