2018-12-13 21:22:01
鼠兔的基因可能受到气候变化影响

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随着气候的变化,只能在一定温度范围内存活的动物被迫搬迁或灭亡。 Pikas  - 小型,可以说是可爱的山地哺乳动物,看起来像兔子和沙鼠之间的交叉 - 由于它们对热的严重敏感性而成为气候指示物种的典型代表。

斯坦福大学生物系的博士后学者凯蒂·索拉里说:“有些物种在暴露于78华氏度以上的温度下会在几个小时内死亡。”他曾在喜马拉雅西部花了几个月跟踪鼠兔。随着它们的栖息地变暖,鼠兔必须移到更高的海拔以保持凉爽,但那些更舒适的温度需要以更少的氧气为代价。

Solari及其同事于12月12日在PLOS ONE期刊上发表的一项新研究表明,要克服pikas'基因中已存在较低氧气的关键。该小组发现,由于低海拔的pikas超过了气候变化,他们可能能够向上或向下拨打某些基因,以更好地利用他们新的高海拔家庭中的小氧气。

“由于气温升高,预计其大部分低海拔栖息地将变得无法居住,我们希望看到哪些机制可以使他们能够忍受较低的氧气水平并进入目前范围内的较高海拔区域,”Solari说。

皮卡大小的实验

有了背包,一些取样设备和几个鼠兔大小的面食容器,Solari在Spiti Valley的印度Mount Kanamo上下徒步,捕捉活着的pikas,让他们睡觉,然后从他们的眼球后面采集血样然后返回安全地进行日常生活。

“我们希望从喜马拉雅山采集样本,因为这个地区拥有世界上最高密度的鼠兔物种,气温变化速度比全球平均值快三倍,”索拉里说。 “我们实际上首先尝试了尼泊尔,但不幸的是,我们无法使用我们的数据离开该国,然后由于政府的反抗而最终被困在加德满都一个月。”

在之前的工作中,该小组发现生活在较高海拔的鼠兔的某些基因的版本略有不同 - 产生的蛋白质在使用氧气方面可能更有效。这一发现表明,经过几代人的努力,含有这些更有效蛋白质的鼠兔的竞争对手的氧气效率较低,并且最终有更多的后代携带这些基因。

但这个过程需要数千年的时间。在这项工作中,该小组想要了解逃往高地的鼠兔是否有更快的适应方式。为此,他们研究了在三个不同高度--3,600,4,000和5,000米的鼠兔中哪些基因是活跃的。

研究人员检查了10,000个鼠兔基因的产物 - 这些是基因产生的信息,主要指导细胞产生的蛋白质。根据情况需要,细胞可以上下拨打基因以产生或多或少的某种蛋白质。研究人员发现,在5000米组中有26个基因显着更活跃。这些基因也是已知使蛋白质参与补偿有限氧气的基因。

这一发现表明,鼠兔可以利用它们所拥有的基因来帮助抵御缺氧。

“我们习惯于考虑在一个物种中发生数千年的遗传适应,但令人兴奋的是,基因表达的这种灵活性至少可以使低海拔皮卡种群的机会比我们想象的更好。能够在这些短暂的时间尺度上适应气候变化,“伊丽莎白哈德利,环境生物学的Paul S.和Billie Achilles教授以及该研究的高级作者说。 “这也可能是调查其他物种在受到气候变化威胁时调整其范围的能力的一种方法。”

去动物园

科学家们正在将他们的研究带到明尼苏达州动物园,这是世界上唯一一个人工饲养鼠兔的地方。

“我们希望看到个别鼠兔如何在几天到几小时内实时调整到他们被迫迁移的高海拔地区,”索拉里说。 “幸运的是,专业运动员在更高的高度训练以加强他们的表现,这些高海拔的运动员室完全可以用来研究鼠兔基因表达变化。”

研究人员对高海拔运动室进行了改造,以适应鼠兔大小的对象,并测试了不同海拔高度从2000米到4000米的鼠兔。

“一旦我们更多地了解哪些基因可以帮助动物适应,我们将知道哪些物种可能茁壮成长,哪些物种缺乏这些基因的环境变化的可能性较小,”哈德利说。

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