亚英体育官网-野花如何用多样性对抗气候变迁 基因研究说分明

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亚英体育官网-19世纪的达尔文理论到21世纪的基因图谱,或许还有一块遗失的积木尚待创建。藉由一份野花的生物多样性研究,科学家如今坚信,他们已掌控了自然选择和遗传变异之间的关键联结。1859年达尔文首次明确提出演化论时,他主张是自然选择让物种随着时间的流逝适应环境其环境。

他坚信,有助存活的性状传送给后代,后者不会将这些性状传送给更好的后代,最后构成我们今日所见的生物多样性。这个理论只有一个问题,就是达尔文只不过并不理解自然选择是如何运作的。

科学家们花费数十年的时间才发展出有遗传学,以及性状如何传送给下一代的概念——即华生和克里克1953年找到DNA双螺旋。威廉与玛丽学院生物学助理教授普泽(Josh Puzey)。图片来源:Josh Puzey对于威廉与玛丽学院生物学助理教授普泽(Josh Puzey)而言,从达尔文理论到绘制基因组图谱之间仍缺乏一块积木。

普泽想说明,为什么物种内不存在诸多变异。如果自然选择的力量和达尔文推断的一样强劲,为什么物种内的个体不是长得几乎一样且全都适应环境?「一个非常简单但有可能略为天知道希望应当是个体之间没变异,因为自然选择将物种推上了单一的最佳状态,」普泽说道。

「所以问题是:面临自然选择,遗传变异如何一直不存在?」他与研究伙伴公开发表在《科学》期刊上的论文《选择性权衡维系植物简单性状变异背后的等位基因》(Selective trade-offs maintain alleles underpinning complex trait variation in plants),找到了自然选择和遗传变异之间的关键联结。普泽说道,这是第一个将表型(外观性状)和适存度(交配和留给后代的能力)与基因型(展现出个体性状的DNA编码)串联一起的研究。要理解表型和基因型之间的差异,能用红鹳为事例。

红鹳在不吃某种虾时会变为粉红色。不吃虾转变了红鹳的表型——颜色,但没直接影响其基因型。表型可以因环境变化很快转变。

基因型变化则不会利用基因传送给下一代。「我们思维进化和自然选择,因为总是企图找寻更加适合的表型,看山上成千上万的野花,如果早已经历代代相传进化,你不会指出他们都有完全相同的表型。但并非如此,所以我们展开了一种暴力破解法解决问题这个问题。」普泽说道。

普泽与他所属的研究团队收集并分析了生长在奥勒冈州铁山地区,共187株有所不同的野生沟酸浆(Mimulus guttatus)种子。野生的沟酸浆(Mimulus guttatus)。图片来源:Josh Puzey研究人员利用这些种子为每株个体的基因组定序。接着他们回到奥勒冈州,在最初收集到这些花上的山上种雪耻序后的种子。

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该团队花上两年的时间监测每株幼苗的生长,测量它们在整个过程中的适存度。如果花朵超过生殖成熟期状态,则记录下每株产生的种子数量跟开花状况。「我们利用这些个体将基因型与表型连一起。

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随着花朵生长,我们告诉底层基因再次发生了什么事,以及基因与表型的关系。这是本研究的突破之处。」普泽说道。

该团队辨识出有基因组中掌控开花时间和花朵大小的特定区域。他们找到同一区域掌控着这两种性状。

晚进的花朵比早进的花朵大。野花。图片来源:Marina LaForgia/UC Davis普泽说明,研究人员找到,表型性状与基因型有物质上的关联。非常简单地说道,花朵随着时间推移进化,以保持花朵大小的遗传变异,因为这可协助它们存活。

自然选择注目最合适原生环境的表型,但如果该环境总是在变动,那么自然选择有可能早已起了保持遗传变异的起到,以便适应环境任何环境变化。「我们找到适存度各不相同个体在这一年中所生长的环境,」普泽说道。

有一年,随着积雪融化,水源供应期较短。一段时间的湿季之后,夏季很快开始。

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在这些条件下,花朵较小且开花较慢的沟酸浆更加有可能发育至性成熟。第二年,春季降雨持续时间较长,夏季干旱期开始较早,则花朵较小、开花较早的个体较为身体健康。「有时环境有时对小花较不利,有时对大花较不利很热门,各不相同春季时的降雨量。

因此若要问面临自然选择,遗传变异是如何保持的?我们的答案是,年度间的变异不会偏爱有所不同的遗传构成和表型,容许变异持续不存在。」普泽说道。

由于沟酸浆的遗传构成对每年之间的气候波动适应环境较好,研究人员奇怪,沟酸浆的遗传变异否不利于适应环境气候变迁。他们指出答案是认同的。因为在铁山地区,气候波动幅度相当大,因此沟酸浆族群内的遗传多样性应当需要适应环境长年的气候变迁。

但普泽特别强调,沟酸浆能适应环境气候变迁,不代表对其他的铁山野生生物来说也是如此。开花时间和花朵大小的变化对蜜蜂等传粉昆虫有直接影响。捕食模式的任何变化都有可能影响其他野花,并影响该物种在什么时间开花。

气候变迁仍有可能使整个生态系统正处于危险性之中。。

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