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彪马基因组反映近亲繁殖 突出了救援方案

为了避开对人类不友好的人类并适应不断缩小的栖息地,美洲狮变得越来越孤立,也越来越近交。鉴于美洲狮种群的遗传研究通常仅限于DNA标记的评估,因此很难确定其近交方式。但是,一项新的研究选择了更全面的方法。除DNA标记外,这项新研究还对DNA标记之间的大量DNA进行了研究。利用全基因组测序技术,这项新研究不仅估计了美洲狮种群的近交程度,而且还为提高美洲狮的遗传多样性提供了可能的策略。

彪马基因组反映近亲繁殖 突出了救援方案

这项新的研究是由进化生物学家Beth Shapiro博士领导的,该研究来自加利福尼亚大学圣克鲁斯分校(UCSC)的科学家。夏皮罗(Shapiro)最出名的是从远古的骨头中回收和测序微小的DNA,绘制出猛ma象和其他现已灭绝的动物的基因变化,这些变化是随着它们的数量减少而发生的。但是她也对将相同的技术应用于现有的动物(如北美美洲狮)充满兴趣。夏皮罗(Shapiro)希望更多地了解灭绝的遗传途径,并可能防止这些生物遭受同样的命运。

一天,当Shapiro和UCSC野生动物生物学家Christopher C. Wilmers博士在讨论圣克鲁斯狮子种群时,两位科学家意识到,使用最新的测序技术,可以评估美洲狮近交繁殖及其可能的后果以及潜在的保护策略。具体而言,利用完整的基因组信息,可以查明需要大量新基因涌入的美洲狮种群,或找出在种群之间移动的最佳美洲狮。

夏皮罗说,对整个基因组序列进行编目可以帮助阻止其近亲繁殖,并防止当地种群灭绝。为了开始这项工作,Shapiro和同事组装了一份彪马基因组草案和一个地理范围广泛的重新排序个体。然后,科学家们利用他们的发现评估种群间混合物的长期功效,以此作为从近亲繁殖中拯救小规模孤立人群的方法,其中包括严重异常,例如心脏受损和精子畸形。

夏皮罗宣称:“这是第一次,整个基因组都以这种方式使用。”

这项工作的细节出现在10月18日的《自然通讯》上,标题为“ 来自北美和南美的美洲狮基因组提供了对近交基因组后果的见解。”文章中引用的参考基因组来自一种称为36m的美洲狮。作为对加利福尼亚山狮的长期研究的一部分,他曾被威尔默斯无线电收音并贴上标签。

该文章的作者写道:“我们在地理上孤立的北美人群中发现了近交的特征,而且这些人群中很少有纯合性,这表明辅助的基因流动将恢复当地的遗传多样性。” “虽然易位可能带来多样性,但要在小而孤立的人群中维持多样性,就需要反复易位或恢复景观连通性。”

Shapiro及其同事证明,DNA标记之间的DNA片段的长度和长度可以精确地衡量近交的程度以及近交的时间,从而可以准确地衡量种群离遗传悬崖的距离。夏皮罗解释说,近亲繁殖不是一个缓慢而渐进的过程。她说,相反,一旦积累了足够长的具有相同拷贝的DNA,近亲繁殖的影响就会突然产生,就像关闭电灯开关一样。

除了对36m的基因组进行测序外,Shapiro及其同事还使用存储的样本对其他九头美洲狮的基因组进行了测序-另一头来自圣克鲁斯地区,两头来自圣莫尼卡山脉,一头来自黄石公园,三头来自佛罗里达,另一头来自巴西。

比较这些基因组可以让科学家们确认科学家们经过多年研究才学到了什么—得克萨斯美洲狮的易位促进了佛罗里达豹的遗传多样性和健康。这些序列也带来了新的见解:即使在掺入了德州DNA后,佛罗里达种群仍然比以前认为的更接近遗传边缘。

夏皮罗解释说:“最大的收获是易位有效,但是灯会继续近交,因此会熄灭。”

她说,同样,圣克鲁斯山脉的人口“表现不如我们预期。” 这10个基因组还存在争议,暗示北美的山狮可能存在的时间比以前想象的要长得多,长达30万年,而不是不到2万年。

随着科学家们加快全基因组测序的发展,将会有更多的见解。夏皮罗(Shapiro)的工作已经成为山狮和种群个体遗传健康的新亮点,为采取更有效的保护策略指明了方向。例如,偏远地区的人群可能会从横跨主要高速公路的野生动物桥梁中受益,从而使动物能够更广泛地游荡。

“现在我们可以做出更明智的决定,”史密森学会的分子生态学家沃伦·约翰逊(Warren E. Johnson)博士指出。他补充说:“过去,我们是基于有限的遗传信息做出决定的。”这种新方法消除了人们遗传遗传遗产的大部分不确定性。它还提供了有关如何保存遗传变异的线索,并可以帮助人群适应变化。

尽管彪马(Puma)3千6百万没有活着看到这些进步,但他的遗传遗产仍将保留。威尔默斯在致敬中写道:“无论如何,3600万都是彪悍的美洲豹,但他也许有一天会成为世界上最知名的美洲狮。” “ [他的]将是彪马基因组,可以将其与其他彪马基因组进行比较,并用于测试各种进化和生态问题。”

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