古巴鳄鱼是世界上最濒危的鳄鱼之一,正面临基因组身份危机。这个岛屿上罕见的特有物种一直在与其数量更多的近亲美洲鳄鱼杂交,产生杂交后代,对其生存构成威胁。在每一只幼鳄体内,一部分古巴鳄鱼基因组被美洲鳄鱼基因取代。随着每一代后代的繁衍,越来越多的古巴基因丢失,最终该物种可能会灭绝。
科学家们知道这两个物种在野外相互交配,但直到最近在对古巴鳄鱼遗传学进行全面评估时,才确定了这种情况发生的程度。这项研究于10月22日发表在Heredity杂志上。
由哈瓦那大学的约阿梅尔·米利安-加西亚领导的一个古巴和加拿大研究团队,分析了来自227只野生鳄鱼和137只来自萨帕塔沼泽圈养繁殖场的鳄鱼的鳞片样本中的基因标记。结果表明,野外的杂交水平远高于之前认为的水平——抽样的野生鳄鱼中有49.1%是杂交种,而圈养鳄鱼中只有16.1%含有混合基因。(1974年,圈养繁殖计划决定只保留古巴鳄鱼,因此圈养鳄鱼中的美洲基因代表着更早、更低水平的杂交。)
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古巴鳄鱼被国际自然保护联盟红色名录列为极危物种,曾经遍布整个岛屿,但从19世纪中叶开始的大量捕猎导致种群数量骤降。现在,估计剩余的4000只个体面临着被数量更多的美洲鳄鱼基因淹没的风险。随着越来越多的美洲鳄鱼基因通过杂交进入种群,古巴鳄鱼正在失去其基因多样性以及使其与众不同的特性。曾经携带的基因的丧失有可能降低该物种适应未来可能面临的环境挑战的能力。研究人员表示,古巴鳄鱼独特的基因、形态、生态和行为特征代表着一个独特的谱系——使其值得保护。
持续存在的杂交水平已经违反了生物物种概念下物种的标准。生物物种概念将物种定义为可以相互杂交但与其他群体生殖隔离的生物群体。
下一步是确定这两个物种的杂交是自然现象还是人为现象。“我们已经看到它具有自然成分,并且可能因人为压力而增强,”米利安-加西亚说。“但对我们来说,确定这一过程中每个成分的程度至关重要。” 栖息地改变和非法狩猎可能会将这两个物种驱赶到同一区域,在那里它们能够繁殖。
更复杂的问题是,有证据表明,古巴的美洲鳄鱼实际上与古巴鳄鱼的亲缘关系比与在大陆发现的其他美洲鳄鱼更近。似乎在加勒比地区,美洲鳄鱼在大约二十多万年前从其古巴亲戚那里获得了一些基因。这意味着存在三个不同的基因组群,而不是两个。
“我们不知道那是古代杂交还是更复杂的进化现象,”美国自然历史博物馆萨克勒比较基因组学研究所所长乔治·阿马托说。“但我们非常有信心,目前观察到的杂交是对我们所认可的独特物种的威胁。” 阿马托没有参与最近的研究,但熟悉这项工作。
对圈养古巴鳄鱼的基因分析中出现了一些充满希望的迹象。大约30%的圈养鳄鱼拥有一组独特的基因——它们不与圈养种群中的其他鳄鱼共享的DNA。这使它们成为古巴鳄鱼DNA的宝贵储存库,可以用来帮助整个种群在面对美洲鳄鱼的冲击时保持基因多样性。研究人员计划利用这些信息来帮助设计古巴第一个以科学为依据的正式鳄鱼管理计划。