本文与 Futurity。
1964年阿拉斯加地震后,原本生活在海水中的鱼类被困在岛屿上新形成的淡水池塘里。
科学家报告称,仅数十年间,三刺鱼的基因以及眼睛、体形、体色、骨骼结构和体甲等外部特征都发生了变化,使其能够在地震后的淡水环境中生存。
这场地震震级为里氏9.2级,是有记录以来震级第二高的地震,造成四至五米(13至16英尺)的地理隆起,并将鱼类困在阿拉斯加南部安克雷奇以南、阿拉斯加湾中岛屿上新形成的池塘里。俄勒冈大学的研究人员正在研究采集自这些岛屿的棘鱼样本。
这些发现近期在线发表于 《美国国家科学院院刊》,对于理解突发环境变化对自然界生物的影响具有重要意义,生物学家威廉·克雷斯科(William Cresko)表示。
“我们现在已将棘鱼进化的时间尺度缩短到数十年,甚至可能比这更短,”克雷斯科说。“在我们研究的一些种群中,我们发现甚至在不到10年内就出现了变化的证据。对于该领域而言,这表明进化变化可能快速发生,而且这种情况很可能也在其他生物身上发生。”
在剧烈改变的环境中生存,对分布于整个北半球的棘鱼而言并不是新鲜事。在期刊 PLOS Genetics 2010年,克雷斯科领导的团队在该期刊上记录了冰川在1.3万年前退缩后,棘鱼如何在基因层面进化以适应淡水环境。该研究使用了与合作者埃里克·约翰逊(Eric Johnson)共同开发的快速基因组测序技术(RAD-seq)。
同一技术也让研究人员得以研究这些新样本。基因变化与早期研究中发现的相似,但它们在不到50年的时间里就出现在多个相互独立的棘鱼种群中。研究人员总结认为,棘鱼作为一个物种经过长期演化,其基因组的不同区域交替地针对淡水或海洋生活进行了优化。
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“这项研究或许为我们打开了一扇窗,让人们看到气候变化可能如何影响各类物种,”克雷斯科实验室的高级研究员、2010年论文的合著者苏珊·L·巴斯姆(Susan L. Bassham)说。“我们在这里证明,即便是世代周期较长的脊椎动物,也能非常迅速地应对环境变化。
“这并不只是像晒黑那样的可塑性变化,基因组本身正在被迅速重塑,”她说。“棘鱼之所以能够在这一时间尺度上适应,是因为该物种整体上在数百万年的进化中,积累了一整套用于入侵并在新淡水栖息地中生存的遗传本领。这种隐藏的遗传多样性一直在海洋中等待时机。”
美国国家科学基金会资助了这项研究。新研究的合著者来自阿拉斯加大学和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校。
出版不代表世界经济论坛认可其中的观点。
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作者:Jim Barlow 是俄勒冈大学科学、研究与内部传播总监,同时也是 Futurity 的撰稿人。
图片:雅库塔特冰川注入雅库塔特附近的哈莱昆湖,摄于飞越阿拉斯加东南部上空时。路透社(REUTERS)/Bob Strong。

