隨著氣候的變化東虎燕尾蝶的基因也可能發(fā)生變化
氣候變化的現(xiàn)實對全球生物多樣性構(gòu)成了重大威脅。隨著氣溫升高,個體物種的存活最終將取決于它們適應(yīng)棲息地變化及其與其他物種相互作用的能力。
發(fā)表在“美國國家科學(xué)院院刊”上的一項新研究調(diào)查了東部(Papilio glaucus)和加拿大(Papilio Canadensis)虎燕尾蝶在兩個物種交配的地理區(qū)域內(nèi)32年的運動,稱為雜交區(qū)。調(diào)查結(jié)果強調(diào)了氣候變化的影響,并為保護和管理生物多樣性提供了重要信息。
圣母大學(xué),密歇根州立大學(xué)和明尼蘇達大學(xué)環(huán)境變化倡議的研究人員警告氣候變化不僅可以影響物種的地理分布以應(yīng)對不斷變化的條件 - 它還可能影響雜交物種的進化軌跡。
“氣候變化可以改變基因流動的模式,改變物種之間的相互作用,”該研究的共同作者,Notre Dame基因組學(xué)和生物信息學(xué)核心設(shè)施主任,生物科學(xué)系副教授Michael Pfrender說。 。“基因流動的變化不僅會影響每個物種的適應(yīng)性和生存力,而且會改變它們的基因組成 - 首先是它們的區(qū)別。如果氣候變化導(dǎo)致兩個物種之間的連通性降低,它們可能會變得更加獨特,潛在有用的遺傳物質(zhì)不會跨越物種邊界。“
研究人員重點關(guān)注混合區(qū)內(nèi)32年的記錄升溫情況,并使用分子和形態(tài)標(biāo)記測量同一時期的運動。他們發(fā)現(xiàn)混合區(qū)的中心以每年1.25公里(0.77英里)的速度向北移動了近40公里(24.85英里)。
“溫度是確定個體生長速度以及生存到下一個生命階段的可能性的關(guān)鍵變量,”Notre Dame生物科學(xué)副教授,該研究的共同作者Stuart Jones解釋說。通過對歷史標(biāo)本,詳細(xì)建模和遺傳數(shù)據(jù)的抽樣,該團隊能夠探索氣候變化如何與繁殖相互作用,跟蹤整個生命周期的發(fā)展,從卵到蝴蝶,以及在特定溫度下的生長來估計有多少幾代人將在不同的氣候條件下發(fā)展。
"We also made predictions for how the location of hybridization would continue to move northward and up mountainsides as the region's climate continues to warm in the future," Jones said. According to the study, researchers have predicted that the movement could range from 55-144 km (33-89 miles) per degree Celsius increase in temperature.
Pfrender說:“氣候變暖的變化,對這些雜交區(qū)的影響,以及兩個物種如何應(yīng)對這些變化將決定基因流動的可能性。”“基因流量的減少可能導(dǎo)致遺傳變異的喪失,因此,一個或兩個物種可能會出現(xiàn)種群數(shù)量減少并在其原生范圍內(nèi)受到威脅。或者,基因流量的急劇增加可能導(dǎo)致每個物種合并在一起時喪失了獨特的品質(zhì)。“
該研究的結(jié)果應(yīng)該鼓勵當(dāng)?shù)氐谋Wo和管理組織考慮氣候變化對類似混合區(qū)的影響以及潛在的生態(tài)和進化影響。
“這些結(jié)果為理解和預(yù)測未來氣候變化中受關(guān)注物種的基因流和混合區(qū)提供了路線圖,”Notre Dame環(huán)境變化倡議主任Jennifer Tank說。“成功的預(yù)測將需要一個強大的工具箱,結(jié)合了對生態(tài)學(xué)和進化的理解以及尖端的分子和基因組學(xué)技術(shù)。”
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