基因组学技术破新局！濒危物种精准保护在路上

全球物种保护困境与突破

全球气候变化和人类活动干扰加剧，使得越来越多动植物面临越来越大的生存威胁，濒危物种保护成为全民关注的问题。

在当前自然环境下，一些物种的种群越来越小，也越来越孤立。小种群很可能在近亲繁殖、环境剧变、突发疾病的影响下逐渐消失。为保护这些濒危小种群，以往物种保护专家建议采用的方法是从更大的种群中引入新的个体，增加已有种群的遗传多样性来提高它们的环境适应能力。但这种做法是否真的能提高野外种群的生存能力，以及是否能保证种群原有的遗传多样性和环境适应性不减退，此前并无定论。为追踪野外物种的生存状态，物种保护学家们可能需要花费多年时间对被保护物种进行持续多代观测，实施成本高，效率低，影响观测结果的不确定因素多，获取的种群数据还很宏观，所以真正尝试的人很少。

值得庆幸的是，扭转这种困境的技术已经来了！在近期召开的2019年国际演化学大会上，物种保护领域的科学家们表示，基因组学技术以前所未有的方式打破传统野外种群研究方法的局限性，从分子层面提供了物种的遗传多样性特征数据，在种群跟踪观测、保护策略制定当中提供了重要的数据支持。专家呼吁，我们应该在物种保护当中更多地引入基因组学技术。

基因组学技术助力野外种群保护研究案例展示

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    孔雀鱼的野外保护案例

几十年前，研究人员曾在特立尼达岛上针对孔雀鱼的野外种群繁育做过实验。研究人员将外来种群的孔雀鱼苗投放在两条不同的溪流源头，在其中一条溪流中，新鱼苗须经过漫长的游历才能慢慢融入下游的孤立种群；而在另一条溪流中，新鱼苗则可以快速融入，成为鱼群的新成员。密歇根州立大学的演化生物学家Fitzpatrick团队通过连续两年每月对实验水域内采集到的孔雀鱼个体进行生长状况、生存能力和基因组学层面的遗传多样性研究，发现这两条溪流当中的孔雀鱼种群数量都翻了10倍，遗传多样性翻了一倍，新生代孔雀鱼都拥有更强的繁殖能力，其中本地鱼和外来引种鱼交配繁殖产生的后代繁殖力最佳。

但在新鱼苗融入更快的那条溪流中，当地原有的纯种鱼几乎全部消失，这种结果是我们在做物种保护工作时不太愿意看到的。

研究人员由此提出，在小种群的保护中引入外来种群的个体是有帮助的，但需要注意控制引入新个体的速度，缓慢引入可能比快速引入的效果更好。

孔雀鱼

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    佛罗里达灌丛鸦的野外保护案例

纽约罗切斯特大学种群遗传学家Nancy Chen团队一直在跟踪研究受威胁物种——佛罗里达灌丛鸦，这个物种目前只剩下几千只，而且相互被隔离分散在几百个不同的地点。在50多年的时间里，研究团队起先只是通过一个固定的生物观测站定期对灌丛鸦进行清点和评估。后来，他们开始应用基因技术手段来获取被观测鸟群的遗传特征变化情况，发现一直有来自几公里外的其他种群的基因流缓慢汇入被观测的灌丛鸦种群。研究团队表示，虽然单独的外来个体遗传多样性不一定比观测种群高，但汇入的个体可能来自多个不同的外来种群，这就有助于丰富已有种群的遗传多样性。最近几年，外部种群数量下降，外来个体的数量也随之变少，内外种群的遗传多样性都在降低，导致整个物种面临灭绝的危机。

Nancy Chen由此提出，在小种群的保护实践当中，从其他小种群引入基因流可能非常重要。

佛罗里达灌丛鸦

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    基于基因组突变数据的模拟研究

以往，人们考虑引入基因流时，会优先考虑来自大种群的外来个体，但加州大学洛杉矶分校的Chris Kyriazis通过计算机模型研究证实，在引入基因流时，外来个体积累的有害突变数量与外来种群的规模有关。在小种群中，近交群体很容易将有害突变淘汰掉；而在大种群中，只有当父母双方都将有害突变遗传给后代时，突变才表现为有害，这就使得大种群中个体积累的有害突变可能比小种群更多。

研究人员提出，相比于大种群，中等规模的种群可能才是最佳引种来源。

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    岛屿灰狐的种群保护研究案例

莫斯科爱达荷大学Paul Hohenlohe团队的研究表明，在不了解被保护种群和外来种群遗传特征的情况下，盲目向濒危种群引入外来基因流可能是有害的。该研究团队一直在关注岛屿灰狐，这个物种在加州圣卡塔利娜岛上的种群数量只剩1000只，其中60%患有一种癌症。研究团队找到了与这种癌症相关的基因，并想从这些基因着手，引入外来基因流，实现种群振兴。但后来，研究人员发现，与打算引入的外来种群相比，圣卡塔利娜岛上的狐狸种群基因组遗传多样性更高，连那些与癌症相关的基因都比外来种群有更丰富的变异，这样看来，本地种群更具遗传优势。从适应性来考虑，圣卡塔利娜岛上的狐狸也更能适应这个岛屿本身的炎热干旱环境。最后，研究团队决定放弃外来引种计划，顺其自然，看看圣卡塔利娜岛上的狐狸是否最终会自然演化出抵御这种癌症的能力。

岛屿灰狐

我们可以看到，笼统的种群保护措施并不能广泛适用，在物种保护实践中应用基因组学技术评估和追踪种群遗传特征对精准保护意义重大，基因组学工具势必会在物种保护实践中发挥越来越不可替代的作用。

参考来源：

https://www.sciencemag.org/news/2019/07/boosting-genetic-diversity-may-save-vanishing-animal-populations-it-may-also-backfire

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撰稿、编辑：李瑜琪

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