古巴鱷魚是世界上最瀕危的鱷魚之一,正面臨基因組身份危機。這個島嶼上罕見的特有物種一直在與其數量更多的近親美洲鱷魚雜交,產生雜交後代,對其生存構成威脅。在每一隻幼鱷體內,一部分古巴鱷魚基因組被美洲鱷魚基因取代。隨著每一代後代的繁衍,越來越多的古巴基因丟失,最終該物種可能會滅絕。
科學家們知道這兩個物種在野外相互交配,但直到最近在對古巴鱷魚遺傳學進行全面評估時,才確定了這種情況發生的程度。這項研究於10月22日發表在Heredity雜誌上。
由哈瓦那大學的約阿梅爾·米利安-加西亞領導的一個古巴和加拿大研究團隊,分析了來自227只野生鱷魚和137只來自薩帕塔沼澤圈養繁殖場的鱷魚的鱗片樣本中的基因標記。結果表明,野外的雜交水平遠高於之前認為的水平——抽樣的野生鱷魚中有49.1%是雜交種,而圈養鱷魚中只有16.1%含有混合基因。(1974年,圈養繁殖計劃決定只保留古巴鱷魚,因此圈養鱷魚中的美洲基因代表著更早、更低水平的雜交。)
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古巴鱷魚被國際自然保護聯盟紅色名錄列為極危物種,曾經遍佈整個島嶼,但從19世紀中葉開始的大量捕獵導致種群數量驟降。現在,估計剩餘的4000只個體面臨著被數量更多的美洲鱷魚基因淹沒的風險。隨著越來越多的美洲鱷魚基因透過雜交進入種群,古巴鱷魚正在失去其基因多樣性以及使其與眾不同的特性。曾經攜帶的基因的喪失有可能降低該物種適應未來可能面臨的環境挑戰的能力。研究人員表示,古巴鱷魚獨特的基因、形態、生態和行為特徵代表著一個獨特的譜系——使其值得保護。
持續存在的雜交水平已經違反了生物物種概念下物種的標準。生物物種概念將物種定義為可以相互雜交但與其他群體生殖隔離的生物群體。
下一步是確定這兩個物種的雜交是自然現象還是人為現象。“我們已經看到它具有自然成分,並且可能因人為壓力而增強,”米利安-加西亞說。“但對我們來說,確定這一過程中每個成分的程度至關重要。” 棲息地改變和非法狩獵可能會將這兩個物種驅趕到同一區域,在那裡它們能夠繁殖。
更復雜的問題是,有證據表明,古巴的美洲鱷魚實際上與古巴鱷魚的親緣關係比與在大陸發現的其他美洲鱷魚更近。似乎在加勒比地區,美洲鱷魚在大約二十多萬年前從其古巴親戚那裡獲得了一些基因。這意味著存在三個不同的基因組群,而不是兩個。
“我們不知道那是古代雜交還是更復雜的進化現象,”美國自然歷史博物館薩克勒比較基因組學研究所所長喬治·阿馬託說。“但我們非常有信心,目前觀察到的雜交是對我們所認可的獨特物種的威脅。” 阿馬託沒有參與最近的研究,但熟悉這項工作。
對圈養古巴鱷魚的基因分析中出現了一些充滿希望的跡象。大約30%的圈養鱷魚擁有一組獨特的基因——它們不與圈養種群中的其他鱷魚共享的DNA。這使它們成為古巴鱷魚DNA的寶貴儲存庫,可以用來幫助整個種群在面對美洲鱷魚的衝擊時保持基因多樣性。研究人員計劃利用這些資訊來幫助設計古巴第一個以科學為依據的正式鱷魚管理計劃。