某些海洋物种可以通过调整它们的基因来快速适应气候变化。
最近在拉布拉多半岛南部圣劳伦斯湾进行的研究发现,冬季鳐鱼(一种扁平的软骨鱼类)正在改变它们的身体结构,以更好地适应该地区较温暖的水域。但它们并没有进化。相反,它们只是切换了它们选择“开启”的基因。
“这证明了物种可以在进化背景下在相对较短的时间内适应,”达尔豪西大学生物系的教授保罗·本特森说。“在某些情况下,不是通过改变它们的DNA序列,而是简单地改变它们表达基因的方式。”
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这种适应形式是由研究人员所说的“表观遗传变化”引起的,它与正常的进化过程不同。本特森说,研究人员的注意力首先被吸引到圣劳伦斯湾南部,是因为那里冬季鳐鱼的特殊性。虽然该物种遍布北美海岸,但这个特定种群的体型比大西洋其他地区的同类小得多。研究人员推测,这可能是因为海湾的水域由于深度较浅而往往更温暖。
他们发现,虽然事实确实如此,但该物种并没有真正表现出任何进化变化。东安格利亚大学环境科学学院的杰基·莱顿说,进化通常涉及物种DNA实际成分的变化,这种变化发生在世代之间,并且发生率相当低。
“另一方面,基因表达的变化并不依赖于DNA的这些缓慢变化。这个过程描述了开启或关闭具有特定功能的DNA部分。这些部分也可以被调高或调低,使其功能变得更强或更弱,”他说。
与进化不同,这个过程非常快——有时只需几天就能发生——这意味着某些物种可能更能够应对气候的快速变化。对于寿命更长、繁殖率较低的物种,如鳐鱼,尤其如此。
研究人员希望他们的发现能够在保护领域产生影响,并帮助制定保护濒危物种的政策。冬季鳐鱼是这个名单的一部分,部分原因是圣劳伦斯湾南部增加灰海豹数量的势头强劲。
“人们往往更关心可爱的、毛茸茸的海豹幼崽,而不是海底长相奇怪的鱼。可悲的是,这条鱼,以及可能在圣劳伦斯湾南部的其他鱼,可以为未来气候变化如何影响海洋生物多样性提供真正的见解,而当我们开始意识到这一点时,它们可能不会存在太久了,”莱顿说。
然而,本特森警告说,不要高估不同物种的适应能力,因为关于变化发生的速度仍然存在未解之谜。圣劳伦斯湾南部的鳐鱼已经在那里生活了大约7000年,或者考虑到它的寿命,大约318代。
“就我们今天看到的环境变化速度而言,这已经是很长一段时间了,”他说。
研究人员打算继续努力填补他们知识中的空白,包括在实验室进行更多的实验工作,并专注于个体动物,以更深入地了解它们如何适应。
“在其他物种中也有很多机会来调查类似的场景。例如,我们看到一种生活在类似海洋范围内的比目鱼也出现了类似的适应性,其他证据使我们怀疑这可能也是由于基因表达的调节以应对更温暖的水域,”莱顿说。
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