多年来,乌普萨拉大学的研究人员一直在探索斯堪的纳维亚灰狼种群的遗传起源,该种群仅由三只移民狼建立。在他们的新研究中,科学家们表明,经过五代近亲繁殖,10% 到 25% 的原始遗传变异已被消除。
近亲繁殖是有害的,可能直接导致濒危物种灭绝,这一事实是众所周知的。但是,从来没有研究过究竟有多少遗传变异是由于密切相关的个体相互交配而丢失的,或者它是如何发生的。
斯堪的纳维亚狼群是由 1980 年代初从芬兰移民的三只狼群建立的。该大学进化生物学中心的遗传学家现在通过追踪人口趋势,能够看到几代人近亲繁殖的基因组效应。
像我们人类一样,所有狼的 DNA 中每条染色体都有两个略有不同的版本或“副本”。因此,狼群的三个创始人总共贡献了每个染色体的六个。这些版本之间的微小差异构成了种群中的基线遗传变异。
“我们确定了六个‘起始染色体’中每一个的 DNA 序列,以及从 1980 年代到现在出生的大约一百只狼的所有染色体的 DNA 序列。然后我们能够追踪起始染色体从一代人‘存活’的程度到下一个。发生的事情是它们中的一部分逐渐从种群中消失,因此变异消失了,”乌普萨拉大学进化生物学教授 Hans Ellegren 说。
该研究的独特之处在于研究人员设法追踪了所谓的单倍型的遗传。单倍型是沿染色体的遗传变异的线性组合。当前技术在确定生物样本的 DNA 序列时无法区分这两种单倍型。研究人员现在所做的可以被视为拼图游戏。通过跟踪染色体的遗传,他们可以推断出单倍型的组成。
当群体中的遗传变异消失时,个体面对变化和挑战的能力就会下降。消除的一些变种可能对狼的进一步适应能力很重要。其他人可能在防止遗传易感性疾病方面发挥了至关重要的作用。
在一个由如此少的个体开始的群体中,一个遗传变异很容易完全消失。如果没有个人涌入,它就无法重新创建。
“我们发现,经过五代近亲繁殖,三位创始人带来的 10% 到 25% 的遗传变异已经丢失。总共有不少于 160,000 个遗传变异消失了——数量惊人,”Ellegren 说。
斯堪的纳维亚狼群的另一个问题是,三位创始人也证明彼此之间并非完全无关。如上所述,他们一起贡献了六个染色体“副本”,但实际上,这些平均只代表大约四个不同的版本,因为这些动物已经相关。
研究结果对动物物种近亲繁殖的影响具有普遍意义。
“一个关键的结论是,近交种群需要新的遗传物质供应,最好是与种群本身尽可能不同的来源。要评估遗传变异损失的程度,你还需要知道有多少实际上从一开始就存在变化,”Ellegren 说。
近年来,一些迁徙的狼为种群贡献了新的遗传变异。然而,近亲繁殖的范围仍然如此之大,以至于这些变种也有迷路的风险。
该研究是与格里姆瑟野生动物研究站和挪威的研究人员合作进行的。它发表在《基因组研究》杂志上。