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这一举措接近于亲繁殖以去除有害基因鹦鹉,能否拯救濒临灭绝的动物?

作者:光明网

长期以来,科学家们一直认为,近亲繁殖会导致各种出生缺陷。这种现象在有性繁殖物种中很常见,有性繁殖的进化意义在于通过雌雄基因个体的遗传信息(基因)的重组来增加物种的多样性。

然而,最近发表在《细胞基因组学》(Cell Genomics)上的一篇论文发现了近亲繁殖遗传效应的新案例:瑞典和新西兰的研究人员对新西兰斯图尔特岛上的鹦鹉基因组进行测序,发现经过1万年的岛屿隔离和近亲繁殖,鹦鹉的有害基因突变数量低于主岛上的同行。

这个案例也证明,有害的基因突变可以在近亲繁殖过程中被去除。这种清除机制的存在真的能给濒危物种带来新的生命吗?

近亲繁殖 遗传性疾病发病率增加

"从种群遗传的角度来看,非近亲繁殖最大限度地增加了物种的遗传多样性,并帮助它们应对复杂和不断变化的环境。南开大学生命科学学院遗传与细胞生物学系特聘研究员赵少伟解释说,这种现象的遗传组合原理很简单:就人类而言,除精子和卵子外的所有细胞都是单倍体细胞,但其他细胞是二倍体细胞。换句话说,一个人中的每个基因基本上都有两个拷贝,一个来自父亲,另一个来自母亲。如果父母是近亲,有血缘关系,那么他们后代继承的两个副本可能来自一个共同的祖先,是一样的。如果祖先基因有缺陷,后代遗传的两个拷贝中遗传缺陷的概率增加,各种疾病和身体缺陷的概率大大增加。

大多数遗传疾病是由隐性基因突变引起的,只有当基因突变是纯的时才会发生。在混合状态下,个体是正常的。也就是说,只有当两个拷贝的致病基因都是坏的,才会有病,只要有正常就会没事。

著名的"皇室病"血友病是一种隐藏的遗传病,在此之前,欧洲王室为了保持纯血统而与近亲结婚,导致血友病在王室中发病率高。此外,白化病、红绿盲症等是比较常见的隐性遗传病。

"这就是为什么世界上几乎每个国家现在都有禁止近亲繁殖的立法,而其他性生殖物种的原则也是一样的。赵少伟表示,两个个体与亲戚的后代的遗传重组相对遥远,遗传重组的多样性将大大增加,有利于物种的进化,也有利于增强种群适应环境的能力。

但有时,为了最大限度地保护它们对马和狗等宠物的独特基因,它们也被允许近亲繁殖,以确保其血统的纯度。

"近亲繁殖有利于特定基因的延续,因为近亲繁殖导致基因的两个拷贝与后代相同的概率显着增加,如果相同的基因具有致病性,则会导致遗传性疾病;如果相同的基因不是致病性的,但会导致特定的性状,那么就会出现诸如强度更高,鬃毛更光滑,更美丽的鬃毛,以及一些狗看起来更可爱的情况。赵少伟介绍,通过近亲繁殖,特别是纯种马之间的交配,更有可能延续这种独特的基因及其决定性状。但是,如果具有这些良好性状的纯种个体与没有这些良好性状的个体杂交,那么这个特定的基因将处于杂交状态,性状不会表现出它们,并且随着时间的推移将丢失。

长期近亲繁殖 有害突变被移除

上面描述的最新研究针对的是一种称为鹦鹉的特殊类别的鹦鹉。它们很重,不能飞行。新西兰是由南北两大岛和许多小岛组成的,研究人员正在研究新西兰南部主岛南部的一个小岛,一个叫斯图尔特鹦鹉的小岛,因为这些鹦鹉不能飞翔,不能跨过海峡,所以不能与同一种主岛交配, 长期隔离。

研究数据显示,斯图尔特岛幸存的鹦鹉种群已被隔离了大约10,000年,并且携带的有害基因突变比其主要岛屿同行少。这也证实了在这段时间里,有害的基因突变被一种称为去除的自然选择过程所消除。

科学理论表明,在小种群中,有害突变可能会积累,导致灭绝的风险增加。但是,通过近亲繁殖暴露的有害基因突变也可以通过自然选择来消除,这一过程被称为去除。

赵少伟解释说,其实去除鹦鹉的过程是在漫长的近亲繁殖过程中,有害基因突变有较高概率纯整合在个体群体中,这反过来又导致个体疾病,死亡被自然选择淘汰,这些有害基因突变消失。

"近亲繁殖大大增加了这些有害基因突变在同一个体中纯化的可能性,即同一个体基因的两个拷贝都不好的概率增加,这反过来又会促进这种去除过程。"赵少伟说。

保护濒危物种 和增加物种多样性更加可靠

作为这项研究的结果,研究人员似乎看到了保护极度濒危物种的新希望,他们认为随着时间的推移,大量的遗传缺陷已经消失,高度近亲繁殖可能并不一定意味着该物种注定要灭绝。

赵少伟不太赞同,他说:"总的来说,近亲繁殖不利于一个有性繁殖的物种的延续。因为这不仅会增加个体中致病基因的概率,进而减少种群数量,而且会大大降低物种的遗传多样性,不利于物种应对复杂多变的环境。"

随着濒危物种种群的减少和近亲繁殖机会的增加,由于遗传疾病和生理缺陷,更多的个体将被消灭。例如,由于人们对纯种宠物的追求,人们会让宠物近亲繁殖,使自己的血统越来越纯净,但动物也会因为近亲繁殖导致致病基因纯化的概率大大增加,一些知名的纯种狗有多种遗传疾病,饲养的更加"金黄",而这样的繁殖伴随着低存活率和高淘汰率。

"这种消除有害基因突变的方法最有可能的结果是将种群减少到最低阈值以下,这反过来又可能导致整个物种的灭绝。赵少伟认为,保护濒危动物还是增加种群数量,尽可能使个体的亲缘关系交配和繁殖,避免近亲繁殖,增加物种多样性,保护种群,这样的方法比较可靠。

不过,赵少伟也表示,这项研究对于濒危动物的保护和物种的延续性也具有一定的积极意义,毕竟以近亲繁殖和去除有害突变为例的有益因素,可以说是近亲繁殖中的100种危害之一。这些严重淘汰的剩余鹦鹉应该更健康,与主岛上的同行交配可能有助于恢复种群。(记者 陈伟)

来源:科学日报

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