近亲繁殖对生存不利

作者: Henrik Jensen

来源: Proceedings of the National Academy of Sciences

发布日期: 2020年6月

挪威科技大学的研究人员发现,无论环境如何,家麻雀的近亲繁殖都会导致寿命缩短和繁殖能力下降。这一发现对保护濒危物种具有重要意义,因为近亲繁殖在任何环境中都是有害的。

挪威北部的岛屿上的家麻雀帮助研究人员理解基本的生物学问题。挪威科技大学

研究人员已经对挪威海岸外的家麻雀进行了二十多年的研究。他们最近的研究表明,麻雀的近亲繁殖程度越高,它们的生命就越短,后代数量也越少。

生物学家早就知道近亲繁殖可能是有害的。近亲繁殖导致遗传变异减少,使物种在需要适应的变化中更加脆弱。

现在我们知道更多关于近亲繁殖的坏处。

“无论环境如何,近亲繁殖都有同样的有害影响,”挪威科技大学(NTNU)生物系教授亨里克·詹森说。

詹森教授是使用家麻雀作为模型系统的综合研究的最后作者。该研究现已发表在美国国家科学院院刊上。

研究人员检查了诺德兰郡Helgeland海岸沿线的八个岛屿上的3100只家麻雀,以了解近亲繁殖对鸟类的影响。

科学家们已经对这些岛屿上的麻雀进行了近30年的研究。他们非常了解这些种群,可以跟踪鸟类从孵化到死亡的生命。这意味着研究人员知道哪些鸟类从一年存活到下一年,以及每年有多少年轻父母仍然活着,以便在下个繁殖季节进行繁殖。

结果很清楚。近亲繁殖有严重的后果。

基因测试显示,高度近亲繁殖的鸟类的寿命较短,繁殖能力不如非近亲繁殖的鸟类。正如预期的那样,近亲繁殖的鸟类在其基因组中的各种染色体上分布的数千个基因中变异较少。

近亲繁殖意味着麻雀不会活很长时间,并且产生更少的幼鸟,无论它们在哪个岛屿上以及何时出生。

这可能表明,近亲繁殖的程度本身——而不是鸟类所处的环境——决定了近亲繁殖对个体鸟类的有害程度。

“近亲繁殖的鸟类越多,它们的寿命越短,繁殖后代的成功率越低。近亲繁殖对家麻雀的严重性似乎并不取决于它所属的种群大小,”詹森说。

令人惊讶的是,环境在近亲繁殖的有害程度中起次要作用。这一发现完全违背了大多数生物学家迄今为止的信念。以前的理解是,环境在很大程度上决定了近亲繁殖的有害程度。

研究结果可能对我们如何保护受威胁的物种产生影响,因为我们现在认识到,无论环境如何,近亲繁殖都是有害的。

鸟类和其他动物通常被隔离在较小的群体或种群中,这些种群与其他同种动物完全分离。通常,这些群体由于人类活动而相互隔离。

例如,狮子以前存在于跨越多个大陆的大型互联区域,但现在只在非洲和印度的孤立地区发现。这也适用于斯堪的纳维亚北极狐和狼。

“许多濒危物种正在与近亲繁殖和近亲繁殖衰退作斗争,”詹森说。

我们还不清楚这些因素对这些物种和种群的生存概率以及保护生物多样性的重要性。

理论上,这可能非常重要,但在实践中,很难研究近亲繁殖相对于其他遗传和生态过程的重要性。

专家预计,小型动物群体比大型种群更容易受到近亲繁殖的影响。较少的动物相互繁殖,这些动物可能是有亲缘关系的。因此,遗传变异最初将小于较大的群体。

对于这些群体来说,变得太小并且没有外部遗传变异流入是不利的。

“在我们的研究中,我们还发现麻雀在小种群中通常比在大种群中更近亲繁殖。由于一定程度的近亲繁殖在不同种群中的影响是相同的,因此近亲繁殖对小种群中生存和繁殖变异的影响比大种群更大,”詹森说。

对于管理动物的人来说,重要的是要记住,与没有接触其他种群的小种群可能难以长期生存。这些群体可能更容易受到疾病和环境变化的影响。

“我们在NTNU的生物多样性动力学中心和外部都有有才华的人,可以继续使用Helgeland海岸的麻雀种群的数据。

研究人员需要研究几个因素:

近亲繁殖对生存和繁殖的负面影响的遗传原因。

个体在种群之间分散对近亲繁殖和近亲繁殖衰退的重要性。

近亲繁殖实际上如何影响适应环境变化的能力,以及种群的生存率和长期生存的可能性。

尽管我们在理论上对这个主题了解很多,但几乎没有关于野生种群的研究正确地探讨了这些问题。这在一定程度上是由于需要长时间和多个种群中个体水平的良好数据(遗传数据和生存与繁殖信息)。

Helgeland海岸的麻雀提供了收集这些信息的可能性,并且获得的大部分知识将可转移到其他地方的其他物种。

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