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研究者揭示狮子基因组信息,为拯救狮子带来新希望

2020-5-9 23:20

来源:国家地理|1460人参与|0评论

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3万年前,不同种类的狮子在全球四大洲繁衍生息。洞狮是数量最多的狮类之一,其栖息地遍布全球,从西班牙到欧亚大陆,再到今天的阿拉斯加和育空地区,它们曾广泛出现于在史前洞穴艺术作品中。

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研究者揭示狮子基因组信息,为拯救狮子带来新希望

  日出时分,一头非洲狮在坦桑尼亚的高草丛中穿行。

  摄影:MELISSA GROO,NAT GEO IMAGE COLLECTION

  撰文:DOUGLAS MAIN

  3万年前,不同种类的狮子在全球四大洲繁衍生息。洞狮是数量最多的狮类之一,其栖息地遍布全球,从西班牙到欧亚大陆,再到今天的阿拉斯加和育空地区,它们曾广泛出现于在史前洞穴艺术作品中。

  与此同时,体型可能比非洲狮和剑齿虎还要大的美洲狮则散布于北美各地,甚至是南美洲的部分地区。其他各种体型和外形的狮子栖息在非洲、中东和印度。这些生物中的大多数早已消失,但科学家们已收集到一些基因线索,有助于我们进一步了解其现代近亲。如今,狮子正面临灭绝的风险。

  在过去的150年里,由于狩猎和栖息地丧失,全球非洲狮的数量减少到不足之前的1/20,如今不到25000头。印度大约有600头亚洲狮。

  为了帮助拯救世界上仅存的狮子,更好地了解不同种类狮子之间的关系,一个国际科学家团队创建了20头狮子的完整基因组,其中14头死于很久以前,包括两头保存在西伯利亚和育空地区永久冻土中的洞狮,距今已有30000年。

  在这项发表于5月4日的《美国国家科学院院刊》的论文中,研究人员发现洞狮不与其他种类的狮子交配,认识到亚洲狮在大约7万年前从其祖先中分离出来等进化秘密。

研究者揭示狮子基因组信息,为拯救狮子带来新希望

  早已灭绝的洞狮可能没有鬃毛,或许是非洲狮对其缺乏兴趣的原因。

  图源:PHOTOGRAPH BY DEAGOSTINI,GETTY/ARTWORK BY MIKE DONNELLY

  新研究的共同作者、哥本哈根大学的遗传学者Ross Barnett表示,这篇论文“通过调查过去,为未来提供了信息。如果你只研究今天的狮子,就无法了解事情的全貌”。

  走出非洲

  Barnett说,新研究的结果支持了这样一种观点,即狮子在一系列的迁徙中逐步从非洲向外扩散,在某种程度上和人类有些相似。

  根据新研究,大约50万年前,洞狮首次从其非洲近亲中分离出来。之后,洞狮进化出稍微不同的特征。例如,我们通过“欧洲优秀的洞穴艺术作品得知,雄性洞狮没有鬃毛,”Barnett说。它们逐渐进入欧亚大陆,之后蔓延至北美。

  然而,令人惊讶的是,基因分析显示洞狮和今天非洲狮的祖先并没有杂交繁殖。这很奇怪,因为一旦有机会,大多数大型猫科动物都会偶尔交配,即使在完全不同的动物之间,比如狮子和老虎,新研究的合著者之一、巴塞罗那进化生物学研究所的Marc de Manuel说。

  因此,似乎有什么因素阻止它们进行交配——不仅仅是地理因素,因为有一段时间内其活动范围在亚洲西南部是重叠的。

  Barnett说,这可能是因为洞狮没有鬃毛,而雌性非洲狮认为鬃毛是健康和生殖力的重要标志。或许其他种类的狮子并未将雄性洞狮视为潜在的配偶,他说。

  大约7万年前,当亚洲狮的祖先分离的时候,出现了另一次迁徙和分离。这些狮子曾经遍布从沙特阿拉伯到印度的广泛地区。如今,亚洲狮只剩下一个孤立的小种群,分布在印度西部的吉尔森林里,诺瓦东南大学的研究科学家Steve O 'Brien说。

  由于采取了保护措施,自上世纪90年代至今,上述种群的数量增加了近三倍,但其近亲繁殖程度很高,遗传多样性水平较低。因此,雄性亚洲狮的精子畸形率高,睾酮浓度比非洲狮低10倍,O 'Brien说。

  Barnett说,如果更多的基因多样性消失,或许有一天将有必要把新的基因引入亚洲狮种群,但在政治上很难实现,同时也充满争议。

  灭绝的狮子

  作为新研究的一部分,研究人员还收集了另外三个灭绝物种的基因组:北非的巴巴里狮、中东狮以及南非的开普狮。尽管新的基因信息表明它们不足以被称为不同物种,但这三种狮子的外表确实存在略微的差异。

  研究者的工作主要支持目前的主流观点,即存在两个狮类亚种:亚洲狮以及中非和西非的狮子种群目前都被归为巴巴里狮(Panthera leo leo),而东非和南非的狮子则被称为开普狮(Panthera leo melanochaita)。然而,新研究则认为,目前仅存的几百头中非狮可能与东非狮和南非狮存在更紧密的关系,不过还需要更多的研究来证实这一发现。

  科学家们建议将狮子重新引入西非,因为西非的狮子已经极度濒临灭绝:目前只剩下大约400头。

  新研究发现,西非狮在基因上与已灭绝的巴巴里狮最为相似,因此,如果重新引入工作取得进展,西非可能会提供一个良好的狮子种群来源地,不过目前这仍然是不太可能发生的事情。

  防止狮子减少

  在过去,狮子分布广泛,除了洞狮之外,不同的种群混杂在一起散播基因,这对狮子物种的长期健康至关重要。

  新研究的作者们表示,这项研究证实了建立大片连续栖息地保护区的重要性,这有助于基因流动并防止动物被猎杀。新研究还强调了保护狮子和防止未来狮子减少的紧迫性。

  新研究得出了一个发人深思的结论:巴巴里狮在灭绝之前遗传多样性相对健康,说明从进化角度讲其灭绝过程发生得非常快,de Manuel表示,如果不优先考虑狮子的保护工作,今天的狮子未来可能也面临类似的结果。

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