新基因研究：过度捕捞使鳕鱼快速进化
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大西洋鳕鱼。摄影：August Linnman from Stockholm, Sweden
大西洋鳕鱼（学名Gadus morhua）是一种底层洄游鱼类，属于鳕科，被人类广泛食用。一项新研究表明，20世纪下半叶对鳕鱼的过度捕捞显示，人类的行为可以比广泛认为的更快地引发进化变化，这是由一项由罗格斯大学领导的研究得出的结论。
这项发表在《皇家学会B: 生物科学哲学交易》杂志上的研究报告提供了首个基因组证据，证明大西洋鳕鱼在过度捕捞期间仅仅几十年内就进化出了新特征，而科学家们以前认为这种进化变化可能需要数百万年。
该研究的高级作者、罗格斯大学环境与生物科学学院（SEBS）生态、进化和自然资源系副教授马林·平斯基表示：“这一发现得益于新技术，我们能够提取并读取鳕鱼的遗传密码，其中一些鳕鱼已经捕捞了110多年，以及能够检测遗传密码中微小变化的新分析技术。”
图片来源：royalsocietypublishing.org
科学家们已经注意到，许多过度捕捞的鳕鱼在20世纪末发展出了一种看似有利于生存的特点——早熟并且体型较小，使得它们不太可能被选中捕捞，并且在被捕捞之前更有可能繁殖。然而，对关键基因进行变化的搜索却没有成功。
研究人员没有灰心，他们提出了一个不同的问题。如果变化是同时发生在许多基因中，而不是只有几个基因呢？这一新的洞察力，再加上新技术的支持，推动了罗格斯大学领导的团队取得了这一发现。
该研究的第一作者、罗格斯大学环境与生物科学学院生态、进化和自然资源系的博士后研究员布伦丹·里德表示：“我们现在已经能够证明，过去100年里，大西洋两岸的鳕鱼基因组中的许多基因确实发生了相同的变化。这表明，鳕鱼确实通过许多基因的微小变化来对捕捞做出进化反应，这是我们以前在任何过度捕捞物种中都没有明确证据支持的。”
上图：地图显示了抽样方案和种群间的差异。（a）抽样位置和时间。根据联合国粮农组织的数据，显示了大西洋鳕鱼（深蓝色）的分布情况。（b）每个个体的种群归属（以彩色条形表示推断祖先Q的比例），包括加拿大（1940年和2013年样本）和挪威（1907年和2014年样本），以及这些样本之间的总体时空FST值。图片来源：royalsocietypublishing.org/
大西洋鳕鱼生活在北大西洋的寒冷水域和深海地区。维基百科的信息显示，在西大西洋洋流中，鳕鱼的分布范围从北卡罗来纳州哈特拉斯角向北延伸，围绕格陵兰和拉布拉多海的两岸；在东大西洋，它从比斯开湾北部一直延伸到北冰洋，包括波罗的海、北海、赫布里底群岛海域、冰岛周围和巴伦支海等地。大西洋鳕鱼的寿命可长达25年，通常长到100-140厘米，但有时会有超过180厘米和50千克的个体被捕获。它们在两岁到八岁之间达到性成熟，这一年龄差异在不同种群中存在，并且随着时间的推移而有所变化。
由于其温和的口感和致密的肉质而受到欢迎，鳕鱼是炸鱼条中最常见的食材之一。鳕鱼肝脏被加工成鳕鱼肝油，是常见的市场上的维生素材料来源之一。
大西洋鳕鱼自数千年以来一直是人类食物的目标，随着20世纪50年代现代渔业技术的出现，捕捞量迅速增加。捕捞鳕鱼使用了多种渔具，包括底拖网、底拖长线、丹麦拖网、钓鱼和手线。自20世纪50年代以来，许多国家记录了捕捞到的鳕鱼数量，并尝试重建数百年前的历史捕获量。国际理事会世界海洋资源评估组织（ICES）和北大西洋渔业组织（NAFO）收集捕捞数据，并结合其他数据，用于评估鳕鱼种群根据管理目标的状况。东大西洋的捕捞量每年经常超过100万吨，涉及16个种群/管理单元，其中来自东北大西洋鳕鱼种群和冰岛的捕捞量占大多数。
20世纪90年代，由于几十年的过度捕捞，大西洋鳕鱼种群数量降至历史水平的1%。自1970年代开始，配备先进雷达和声纳系统的强力拖网渔船使商业渔民能够在更大的区域内捕捞鳕鱼，并进行更深入和更长时间的捕捞。鳕鱼资源因此被过度捕捞而枯竭，最终导致渔业崩溃，正如罗格斯大学领导的研究所展示的，这也引发了鳕鱼的快速进化。
这项新的研究成果为鳕鱼种群的可能再次复苏提供了希望，科学家们表示，自从减少捕捞压力以来，鳕鱼种群正在缓慢复苏。
该研究原文参见：
Brendan N. Reid, Bastiaan Star, Malin L. Pinsky. Detecting parallel polygenic adaptation to novel evolutionary pressure in wild populations: a case study in Atlantic cod ( Gadus morhua ). Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 2023; 378 (1881) DOI: 10.1098/rstb.2022.0190
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编译 | 芊佳
编辑 | 绿茵
排版 | 绿叶
【参考链接】
1. Rutgers University. "Overfishing linked to rapid evolution of codfish." ScienceDaily. ScienceDaily, 31 May 2023. <www.sciencedaily.com/releases/2023/05/230531150138.htm>.
2. https://royalsocietypublishing.org/doi/epdf/10.1098/rstb.2022.0190
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Atlantic_cod
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