魔鬼洞鳉鱼,顾名思义,生活在真正地狱般的环境中。它们只生存在内华达州莫哈韦沙漠一个深深的石灰岩洞穴里,已统计到的263条鱼全年徘徊在93华氏度左右的水中,食物资源短缺、氧气浓度低,以至于大多数其他鱼类在这样的环境中可能会立即死亡。这个洞穴是已知脊椎动物的最小的栖息地。新的研究记录了这些恶劣和孤立环境对这种鱼的遗传多样性所产生的极端影响。
本周在《Proceedings of the Royal Society B》的文章称,来自加州大学伯克利分校的生物学家报告了美国西南部8种共30条幼鱼的完整基因组序列——其中包含8条魔鬼洞鳉鱼。令人惊讶的是,魔鬼洞鳉鱼是高度近亲繁殖,8个个体中平均有58%的基因组是相同的。高度的近亲繁殖会引起更高的灭绝风险,魔鬼洞鳉鱼的近亲繁殖水平与迄今为止报道的其他地理隔离环境下的自然种群的近亲繁殖水平相当或更甚,如密歇根州的皇家岛狼、非洲的高山大猩猩和印度虎。虽然不能直接测量它们的环境适应性,但这些鳉鱼近亲繁殖可能会导致适应环境能力的大幅降低。研究人员发现,其他鳉鱼种类也有近亲繁殖现象,但只有10%到30%的基因组是相同的。魔鬼洞鳉鱼的近亲繁殖水平相当于四到五代兄弟姐妹相互交配,这往往是修复突变而不会清除有害突变,增加种群灭绝的风险。魔鬼洞鳉鱼种群目前在野外和圈养或“避难”种群中表现良好,但随着气候变化和人类影响越来越大,这种低基因多样性可能会带来麻烦。
面对这些潜在的威胁,新的基因组序列将帮助科学家和环保主义者评估本地幼鱼种群的健康状况,并对“避难”种群交配进行干预,以增加这些物种的遗传多样性,特别是魔鬼洞幼鱼。有了这些新的基因组数据,不仅可以研究遗传多样性以及这些物种在系统发育上是如何相互关联的,还可以研究近亲繁殖和突变负荷以了解它们目前的状态,明确我们人类还可以做些什么,以更好的保护这些物种。生物学家指出,鳉鱼种群数量少的部分原因是人类入侵了它们的栖息地。20世纪60年代和70年代,当地的牧场主和开发商在该地区抽取地下水,大大降低了魔鬼洞的水位,导致魔鬼鳉鱼种群数量下降。1976年最高法院的一项裁决允许联邦政府限制地下水的抽取,从而拯救了魔鬼洞鳉鱼。(刘思青 编译)