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Science子刊:美国科学家揭示犬科动物进化历程

摘要 : 近日,国际顶尖学术期刊《Science》旗下《Science Advances》杂志上在线发表了普林斯顿大学Bridgett M. vonHoldt研究员的一篇研究论文,论文报道称通过比较基因数据,研究人员分析了犬科动物的进化史,并甄别出了每种动物亲缘关系最近的物种以及分离时间。

 

东加拿大狼 图片来源:Roland Seitre

近日,国际顶尖学术期刊《Science》旗下《Science Advances》杂志上在线发表了普林斯顿大学Bridgett M. vonHoldt研究员的一篇研究论文,论文报道称通过比较基因数据,研究人员分析了犬科动物的进化史,并甄别出了每种动物亲缘关系最近的物种以及分离时间。

狼什么时候才是一头狼?30多年来,这个问题一直让试图保护和恢复这种曾漫步在北美大陆的大型野生犬科动物的科学家、自然保护论者和政策制定者迷惑不已。现在,一项涉及28种犬科动物的全基因研究揭示,尽管北美灰狼和土狼在体型和行为上有所不同,但它们的关系比之前预想的更接近,并且它们分裂成两个世系的时间并不长。此外,濒临灭绝的红狼和东加拿大狼并非进化史上独一无二的世系,它们是灰狼和土狼的杂交后代。

对狼而言,这可能也是个问题。红狼目前属于美国濒危物种法案(ESA)的保护物种,一些动物保护论者希望东加拿大狼也被纳入其中。但作为杂交种,它们可能就没有资格受到美国法律的保护。因此,黄石国家公园狼群恢复项目主管Doug Smith表示,该研究“可能获得了更多数据,但却让这两种狼受到的保护更少”。

不过,研究人员表示,红狼和东加拿大狼仍应受保护,并提议重新考虑既定的物种概念。“人们认为物种应该是遗传学上的纯血统,但我们不这么认为。”该研究负责人、普林斯顿大学进化生物学家Bridgett VonHoldt说。未参与该研究的普林斯顿大学博士后Linda Rutledge 补充道:“该研究显示,祖先混合是常有的。这也表明,对杂交动物而言,濒危物种保护政策已经过时。”

灰狼和土狼一直被视为北美两大犬科动物物种。但一些科学家认为,还存在额外的两个狼种:发现于美国东南部的红狼和栖息在五大湖区及加拿大东部的东加拿大狼。

美国鱼类和野生动物管理局(FWS)在1973年将红狼列入濒危名录,并于1980年开始了人工繁殖项目。但红狼的恢复工作十分艰难,因为它们更喜欢与土狼交配。不过,FWS并未将东加拿大狼列入保护名单。

但也有研究人员怀疑,这两个狼种事实上是灰狼—土狼的杂交后代,在灰狼几乎被捕猎殆尽后出现。为了对北美狼群一团糟的历史进行梳理,VonHoldt研究组测序了28种犬科动物的全基因组,包括栖息在墨西哥、加拿大、美国和亚洲等国的狼,以及土狼、已驯化的狗和亚洲胡狼等。

该研究组使用了基于基因不同点的分子钟,计算了土狼和灰狼世系分离的时间。结果他们惊讶地发现,这些犬科动物分离自欧亚狼,并在11.7万年~6000年前成为两个不同的物种。

之前化石研究数据显示,该事件能追溯到100万年前。VonHoldt表示,最新分离时间“是异常的,表明它们具有非常近的亲缘关系”。即便与土狼没有血缘的西部狼,仍具有一些土狼的基因。

该团队甚至在红狼和东加拿大狼身上发现了更多的土狼基因,其中包括生活在加拿大阿岗昆省立公园且被认为血统最纯正的东加拿大狼。研究人员推断,无论红狼还是东加拿大狼都不算是独立物种,相反它们是灰狼和土狼的杂交后代。“它们的基因不包含灰狼和土狼基因以外的东西。”该研究合作者、加州大学洛杉矶分校进化生物学家Robert Wayne说。

研究东加拿大狼的特伦特大学保护遗传学家Paul Wilson 、Rutledge等人认为,在推翻分类学之前,应当测序更多的样本。但那些长期质疑这两种狼分类的人则对该研究表示欢迎。“狼生物学家已经等了这个决定性分析结果很多年。”美国地质调查局生态学家Susan Haig说。

但Wayne等人指出,红狼和东加拿大狼物种身份的丧失并不意味着它们不应受到保护。Wayne表示,杂交是“一种自然和常规的进化事件”,ESA也已将佛罗里达美洲狮等杂交物种纳入其中。他认为东加拿大狼和红狼应该被保护,因为它们仍然有可能携带曾栖息在这些地区的狼的基因。而后者现在演变成了更好适应人类控制景观的动物。

另外,科学家提出,该研究揭示出的凌乱的自然生物学与社会需要的明确法律定义存在冲突。“这是一项好研究,而从实际操作角度,这要求ESA进行修改。”美国特纳濒危物种基金生态学家Mike Phillips说。

原文链接:

Whole-genome sequence analysis shows that two endemic species of North American wolf are admixtures of the coyote and gray wolf

原文摘要:

Protection of populations comprising admixed genomes is a challenge under the Endangered Species Act (ESA), which is regarded as the most powerful species protection legislation ever passed in the United States but lacks specific provisions for hybrids. The eastern wolf is a newly recognized wolf-like species that is highly admixed and inhabits the Great Lakes and eastern United States, a region previously thought to be included in the geographic range of only the gray wolf. The U.S. Fish and Wildlife Service has argued that the presence of the eastern wolf, rather than the gray wolf, in this area is grounds for removing ESA protection (delisting) from the gray wolf across its geographic range. In contrast, the red wolf from the southeastern United States was one of the first species protected under the ESA and was protected despite admixture with coyotes. We use whole-genome sequence data to demonstrate a lack of unique ancestry in eastern and red wolves that would not be expected if they represented long divergent North American lineages. These results suggest that arguments for delisting the gray wolf are not valid. Our findings demonstrate how a strict designation of a species under the ESA that does not consider admixture can threaten the protection of endangered entities. We argue for a more balanced approach that focuses on the ecological context of admixture and allows for evolutionary processes to potentially restore historical patterns of genetic variation.

来源: Science Advances 浏览次数:0

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