新的基因组测序显示近亲繁殖导致濒危虎鲸数量减少
北美西海岸较常见的虎鲸族群（killer whale）有三种，分别为Bigg's虎鲸（Bigg's Killer Whales，又称过客鲸 ，英文为Transient Killer Whales）；还有两种居留型虎鲸，南居留鲸（Southern Resident Killer Whales，SRKW）和北居留鲸（Northern Resident Killer Whales）。在这三种虎鲸族群中，南居留鲸因其最为常见，也就最为著名。
据美国国家海洋与大气管理局（NOAA）发表在《自然生态与进化》（Nature Ecology and Evolution）期刊上的一项研究，太平洋西北部濒危的南居留鲸种群规模小且与世隔绝，导致了高水平的近亲繁殖。这种近亲繁殖导致了它们的数量下降，随着周围虎鲸种群的扩大，这种下降仍在继续。
（图源：Unsplash/CC0 Public Domain）
了解导致濒危种群增长或减少的因素对于保护生物多样性至关重要。保护工作往往解决外部威胁，如环境退化和过度开发，这些威胁可能会限制濒危种群的恢复。近亲繁殖抑制等遗传因素也会影响种群动态，但这些影响很少在野外测量，因此在保护工作中经常被忽视。这项表明，近亲繁殖抑制强烈影响濒危虎鲸种群的种群动态，尽管基因组特征表明通过自然选择清除了有害的等位基因。我们发现，尽管有近50头“南居留鲸”，但目前仍处于濒危状态 经过多年的保护工作，表现出强烈的近亲繁殖抑制。该研究的种群模型表明，这种近亲繁殖抑制限制了种群的增长，并预测如果种群在基因上保持孤立，典型的环境条件继续下去，种群将进一步下降。南居留鲸也比其他三个不断增长的群体有更多的纯合有害等位基因，这进一步表明近亲繁殖抑制会影响群体的适应性。这些结果表明，近亲繁殖抑制会在很大程度上限制濒危种群的恢复。因此，只关注外在威胁的保护行动可能无法解释同样限制种群增长的关键内在遗传因素。
这项开创性的新研究将现代基因组学与数十年的仔细实地观察相结合，填补了我们对为什么南居留鲸种群未能蓬勃发展的理解中的一个重大空白。来自73头鲸鱼种群的最新测序基因组表明，除了几十年前海洋公园捕获的人类影响外，近亲繁殖也是一个重要问题。其他众所周知的导致其下降的因素包括干扰、污染物和可能的猎物限制。
近亲繁殖会降低鲸鱼的生存率，使它们的寿命缩短近一半。如果没有其他种群的基因流入或环境条件的其他重大改善，近亲繁殖很可能会继续下降。
这项研究包括2018年开始的南居留鲸基因组测序的第一个主要发现。该项目已经解码了大约100头南居留鲸的DNA，其中包括近年来死亡的一些虎鲸。它还观察了东北太平洋其他种群的鲸鱼。
美国国家海洋和大气管理局渔业2008年恢复计划将近亲繁殖列为一个令人担忧的问题，但直到最近，科学家才有了测量其对种群影响的技术。新的研究表明，近亲繁殖严重限制了种群的增长和恢复，使鲸鱼更容易受到其他威胁。
他说：“鲸鱼不一定会死于近亲繁殖，它们会过早死亡，因为近亲繁殖使它们更容易受到疾病或其他问题的影响。我们需要尽量减少这些因素产生影响的可能性。”
虎鲸在10岁左右首次繁殖，并在20岁出头达到繁殖高峰期。新的分析显示，与近亲交配最少的个体相比，近亲交配的南居留鲸活到40岁的几率不到一半。近亲繁殖水平较低的雌性鲸鱼寿命足够长，一生平均能生育2.6个后代。那些近亲繁殖水平高的人在较短的寿命内平均会产生1.6个后代。
动物种群必须为每只雌性产生至少两个存活的后代，才能保持稳定或数量增加。野生动物管理者通常通过在动物园或水族馆圈养繁殖，或通过引入其他地区的动物来增加基因多样性，来解决小种群的近亲繁殖问题。然而，这不太可能帮助南居留鲸，它们选择不与其他虎鲸繁殖。
参考资料：
1.DOI:10.1038/s41559-023-01995-0. www.nature.com/articles/s41559-023-01995-0
2.https://phys.org/news/2023-03-genome-sequencing-inbreeding-contributes-decline.html
编译：Daisy 审核：Sara
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