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海洋鳟鱼适应120年的淡水环境

归档日期:05-06       文本归类:鳟鱼      文章编辑:爱尚语录

  Steelhead鳟鱼是在太平洋生活和生长的鲑鱼家族的成员,在不到120年的时间里,它在基因上适应密歇根湖的淡水环境。

  19世纪后期,Steelhead被故意引入密歇根湖,以加强休闲和商业渔业。在从加利福尼亚到俄罗斯的原生范围内,淡水河流中的钢头孵化,迁移到海洋,并返回淡水产卵。这种迁移使得钢头可以在海洋中进食,在那里它们可以生长得更大并产生更多的蛋,而不是它们在整个生命过程中保留在淡水溪流中。

  引入密歇根湖的钢头继续在小型淡水支流和溪流中产卵,但现在将五大湖的完全淡水栖息地视为替代海洋。在他们进入密歇根湖之后,Steelhead开始在整个五大湖中自然繁殖并建立自我维持的人口。为了研究这些鱼如何适应这种新环境,由普渡大学生物科学助理教授马克克里斯蒂领导的一个小组对264种鱼的完整基因组进行了测序。然后,研究小组将密歇根湖的钢头与其祖先山脉的钢头进行了比较,寻找与遗传适应相关的异常区域。

  该研究发表在“分子生态学”杂志上,研究发现,在密歇根湖引入后,钢头中三条染色体的区域进化,提供了这条海洋迁徙鱼类如何适应完全淡水环境的见解。

  经历遗传变化的染色体上的三个区域中的两个对于维持体内膜的盐和离子平衡的过程是关键的,称为渗透调节。淡水鱼主动从其环境中吸收离子以补偿通过被动扩散损失的盐,而咸水鱼则排出离子以补偿盐吸收到其体​​内。染色体区域的这些变化会影响这一过程的工作原理,这有助于解释钢头在完全淡水环境中如何生存。

  改变的第三个区域涉及新陈代谢和伤口愈合。根据这项研究,这种调整可能使得钢头公司能够利用替代猎物或为其新环境中的活动分配额外资源。

  或者,该地区可能已经适应了对新威胁的反应:寄生海七鳃鳗。这些寄生生物在20世纪30年代无意中被引入密歇根湖。它们像水蛭一样拴在鱼身上,留下很大的伤口,经常杀死它们捕食的大量鱼类。

  “如果你考虑在咸水和淡水中开放伤口,淡水的影响会更严重,因为细胞可以更快地破裂。钢头可能想要更快地抵消这些影响或以不同的方式做到这一点, “普渡大学的博士后研究员,该研究的合着者Janna Willoughby说。“此外,寄生七鳃鳗在五大湖中以非常高的密度发生,但很少在其原生范围内与钢头相互作用 - 这意味着它们可能只是一种强大的选择力。”

  该研究还发现,在新环境中,钢头的遗传多样性远低于其本土范围内的鱼类。当一个新的群体仅由原始群体中的少数成员开始时,这种减少的遗传多样性(有时称为创始人效应)是常见的。

  “即使由于引入事件或创始人效应导致人口减少,人口仍然适应不断变化的环境条件,”克里斯蒂说。“弄清楚哪些人群可以适应,为什么仍然是一个迫切的问题,特别是面对气候变化和其他保护问题。”

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