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非洲慈鲷鱼在1.5万年前多次杂交,导致现存500多种后代!

維多利亞湖(VictoriaNyanza), 是世上最大的熱帶淡水湖, 面積約有 68,870 平方公里, 大部分在坦桑尼亞和烏干達兩國境內, 一小部分屬于肯尼亞。 這狐里生活從幾厘米到約30厘米不等、約 500 種慈鯛科魚類。

慈鯛魚大部分性格暴躁, 喜歡打斗, 多數品種有領地概念, 不輕易讓它魚侵犯, 排他性強。 但對自己的后代卻倍加呵護, 極其慈愛, 因此稱為慈鯛魚。 這些同科魚類都有不同外表、行為與生存環境, 有些以植物為食, 有的則吃其他無脊椎動物;較大型的慈鯛喜歡吃湖中其他魚類, 湖底生活的則會當清道夫, 吃掉其他魚尸殘渣。

過去的基因組研究顯示, 這些慈鯛科魚類僅由幾個祖先品種在1.5萬年前衍生出來, 其演化速度之快令科學家嘩然。 加州伯克利大學演化生物學家 Rosemary Gillespie表示, 基因突變不會出現得這么快, 并造成這么多不同變異, 其中肯定發生了一些暫未被人類所能探索的事情。

而最新的當地慈鯛科基因排序研究顯示, 快速演化所需的基因變異早存在于慈鯛科祖先體內。 湖中的古代與現代慈鯛科因為來回于各個分水嶺之中生活, 導致這些魚雜交后有更高的基因多樣性。

該研究由瑞士伯爾尼大學演化生物學家 Ole Seehausen 的團隊, 于上周在夏威夷舉行的美國基因協會《適應輻射起源》會議上發表, 現時仍未刊于任何科學期刊之中;該研究與會議上另一些發布的研究均顯示,

雜交是演化一個重要推動力量。

Ole Seehausen 研究了慈鯛超過25年, 一直想知道雜交是否會產生新的遺傳“原材料”。 去年發表于《自然》的研究中, 其團隊從維多利亞湖周圍的河流和湖泊中收集了多種慈鯛, 并為每個物種的 DNA 進行部分排序, 以構建慈鯛家譜。 而得出的慈鯛家譜分支模式表明, 維多利亞湖的慈鯛與剛果河的一個物種, 以及尼羅河上游流域一個分水嶺的物種有密切基因關系。

Seehausen 團隊當時仔細觀察這兩條河的慈鯛所有基因組時, 發現它們約在 13 萬年前早已因剛果其中一支支流暫時流入維多利亞湖, 令剛果與尼羅河上游的慈鯛有接觸。

為了更詳細了解慈鯛的演化歷史, Seehausen 團隊成功從居于維多利亞湖、剛果河、尼羅河上游以及附近分水嶺的150種慈鯛,

排序450個完整基因組。 從基因組中的線索顯示, 慈鯛之間曾多次雜交。 團隊提出假說指, 當地多次的干旱一再令維多利亞湖干涸, 其余河道中的慈鯛則獨立演化, 直至濕潤期間這些不同慈鯛再次匯集于維多利亞湖之中;而這種“分開 — 融合 — 分開”的過程每次都能使慈鯛的遺傳多樣性恢復過來。

在大約1.5萬年前, 這三組本身是古代慈鯛雜交產物的魚, 再次匯集于維多利亞湖次中。 它們的祖先基因為天擇提供了“既有變異”, 以幫助慈鯛適應一系列不同生境, 制造出今天所看到的 500 種慈鯛。 Seehausen 指, 雜交可能是制造出新物種和物種有新適應力最強大的發動機。

在其他物種的研究也顯示,

“既有變異”可以加快演化速度。 例如曾有學者發現, 海洋棘背魚如何快速適應到于淡水中生活, 是因為其祖先已有低百分比的關鍵基因變異。

(編譯來源 《自然》雜志)

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