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聪明地使用物种保护所需的基因组数据

更新时间:2020-09-13 12:09点击:

  进化遗传学教授Cock van Oosterhout教授呼吁聪明地利用基因组数据,使种群对未来的遗传漂移和近亲繁殖更具适应性,并提出了新的“路线图”,说明了实现这一目标的保护工作。

  保护遗传学家和诸如《联合国生物多样性公约》等国际条约进行了数十年的努力,试图改善生物多样性的状况并维持地球上各种生命形式的遗传多样性。

聪明地使用物种保护所需的基因组数据

  但是,根据2019年最新的全球评估报告,生物多样性的下降仅在加速,一百万种物种正面临灭绝的威胁。国际自然保护联盟(IUCN)的红色名录还显示,目前有44.3%的物种正在减少。

  造成这种情况的原因是,亚马逊和澳大利亚最近发生的大火改变了大片栖息地,气候变化给人口带来了更多压力,全球范围内,计划在2050年规划的基础设施中约有75%尚未建设。

  UEA环境科学学院的van Oosterhout教授在《自然生态与进化》杂志上发表文章,警告说,要做的工作不仅是将生物多样性和遗传变异的损失降至最低。

  在过去的半个世纪中,保护遗传学家对遗传变异进行了分析,并将重点放在了濒危物种中。尽管这一点很重要,但范·奥斯特豪特教授表示,他们忽略了基因组的一个基本组成部分,该组成部分没有变异,不同物种之间是相同的。这些是经过数百万年进化保护的DNA核苷酸。

  基因组的这些部分处于严格的选择之下,如果在这些所谓的“超保守元件”中发生突变,则对个人的健康不利。当种群减少时,这些突变会因近交而暴露,因此本来就很挣扎的种群面临更大的风险。

  但是,基因组学可以使用为人类和模型动物(例如小鼠和大鼠)开发的工具在分子水平上揭示这种“突变负荷”的存在。

  van Oosterhout教授说:“鉴于这些研究都检查了相同的超保守元素,因此可以直接比较物种之间的突变负荷。因此,人类基因组学中进行的分析可以在整个生命树中普遍应用,这使得它们非常有用。保护基因组学的有前途的工具。

  “我们现在知道受威胁物种的基因组中这些超保守区域的DNA序列。这意味着我们在对这些个体进行测序时也可以鉴定出不良突变。这已经变得相对便宜且快速。”

  保护基因组学还可以帮助改善动物园的圈养繁殖。不只是将近交率降低到最低限度,螺ud持有者还可以利用个体的突变负荷数据来承担动物园环境中自然选择的作用。

  van Oosterhout教授说:“有了这些数据并了解了要寻找哪些DNA序列,我们甚至可以在近亲繁殖使它们暴露之前,选择针对这些不良突变的方法。”

  “这将有助于防止或什至避免折返通常很小的动物园种群的基因库。突变负荷的数据还可以用来减少在基因拯救过程中无意间将有害突变引入野生环境的风险。这种以基因组学为基础的保护措施将使人们对尚未到来的遗传漂变和近交更具适应性。”

  van Oosterhout教授在他的论文中提出了一种避免丢失有价值的遗传变异的方法,这是选择的必然结果。它涉及到选择所有育种对中最好的两个后代,从而使两个具有最差不良突变的子代。这将减少突变负荷,维持有用的遗传变异,并使动物园种群和物种对当前和将来的近亲繁殖更具抵抗力。

  van Oosterhout教授告诫说,要使这些基因组学方法成为可靠的,实用的保护工具,仍有许多工作要做。他说:“我们仍然不知道突变负荷如何影响个体在自然环境中的适应能力。”“因此,迫切需要将该基因组数据转换为与保护相关的指标。”

  “幸运的是,随着财团目前正在对数千个基因组进行测序,数据正在迅速生成。再加上数十年来为某些濒危物种收集的丰富样本档案,例如粉红色的鸽子和回声长尾小鹦鹉,这将帮助将基因组数据转换为与保护相关的信息,例如围绕个人在自然环境中的适应度以及其种群的生存能力。

  “我们应该能够根据他们的突变负荷和近亲繁殖的相对水平对个体和物种进行排名,从而改善目前正在下降的动物的红色名录。”


聪明地使用物种保护所需的基因组数据