通常，具有遠距離分散潛力的海洋物種種群的個體都具有相似的遺傳組成。然而，時不時地，在小的、局部的地點，一小群基因不同的個體會在短時間內突然出現(xiàn)在種群中。一項新研究解釋了海洋軟體動物中遺傳島的這種混亂形成是如何發(fā)生的。比勒費爾德大學和英國南極調查局的科學家合作進行了這項研究。他們的研究發(fā)表在《科學進展》上。
通過研究帽貝 Nacella concinna，研究人員設法將種群內動物群體的遺傳差異歸因于兩個因素。使用基因組數(shù)據(jù)、來自漂流浮標的數(shù)據(jù)和計算機模擬，他們能夠證明，在帽貝的情況下，整整一代的后代都是從數(shù)量極其有限的父母那里傳下來的，并且水流將幼蟲帶到了一起一個位置。“我們已經成功地彌合了理論與現(xiàn)實之間的差距，”該研究的作者之一、比勒費爾德大學的分子生物學家約瑟夫·霍夫曼教授說。
關于遺傳島形成的理論假設的第一個證據(jù)
是否會出現(xiàn)混沌島的形成往往取決于巧合。“隨著時間的推移，這些類型的生物體的分布可能在地理上受到限制且不穩(wěn)定，”約瑟夫·霍夫曼的同事、該研究的主要作者大衛(wèi)·文德拉米博士說。“有很多理論試圖解釋這些基因島是如何發(fā)生的，”他說。“然而，在實踐中，到目前為止還不可能將其歸因于具體機制。”
這項研究是比勒費爾德的研究人員與英國極地研究計劃英國南極調查局 (BAS) 的同事之間的合作，他們在現(xiàn)場收集了數(shù)據(jù)。BAS 的 Lloyd Peck 教授博士在南極洲潛水時收集了帽貝樣本，并與 Joseph Hoffmann 一起提出了這項研究的想法。'帽貝 Nacella concinna 是密集棲息在南極洲淺水區(qū)的生物之一。在某些地方，每平方米有近 500 只動物生活在那里，”佩克說。每年，雌性都會將數(shù)百萬個卵釋放到水中，從中發(fā)育出幼蟲。對來自南極洲的基因樣本的分析清楚地表明存在一個基因島，并表明基因島可能在這些帽貝中相對頻繁地發(fā)生和消失。
方法論允許重建遺傳島形成的進一步案例
研究數(shù)據(jù)來自 1999 年和 2015 年，從南極洲的九個地點收集。研究人員分析了基因組數(shù)據(jù)，并將它們與來自漂流浮標的數(shù)據(jù)相結合，后者提供了有關洋流的信息。“我們還開發(fā)了計算機模擬，在其中我們重新創(chuàng)建了帽貝的生命周期，以了解哪些事件可能導致基因島的出現(xiàn)，”大衛(wèi)·文德拉米說。研究結果是決定性的：一個地方的整代帽貝都來自少數(shù)父母。幼蟲也隨著洋流一起移動，因此定居在同一個地方。
然而，這并不意味著所有其他關于基因島形成的理論都是錯誤的。“一種完全不同的理論可能適用于其他情況，”文德拉米說。“我們的研究設計也可以在其他情況下重建基因孤島，并縮小可能的原因。”
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