盛通彩票平台|盛通彩票官网:进化论的铁证城市蜥蜴迅速进化出耐热性

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  波多黎各的城市蜥蜴比森林同类迅速且反复地发展出更好的耐热性。图片:克里斯汀·温彻尔/华盛顿大学

  根据圣路易斯华盛顿大学和加利福尼亚大学的最新研究,面对金属栅栏、混凝土墙和沥青路面,波多黎各的城市蜥蜴迅速且反复地发展出比森林同类更好的耐热能力。

  深入研究动物如何适应城市环境的研究仍然很少。但是anoles正在成为城市进化研究的模型系统。

  “与城市热岛效应相一致,城市蜥蜴暴露于更高的温度中。”文理学院Losos实验室的博士后研究员,生物学家克里斯汀·温切尔(Kristin Winchell)说:“我们发现他们能够在比整个种群平均高出约0.82℃的温度下维持其功能。”

  在这项研究的一个种群中,城市蜥蜴能够在40℃以上的温度生存。对于一只长约5厘米(不包括尾巴)的微小的动物来说,这会产生很大的热量。

  温切尔说:“更好的耐热性可以使城市生活环境有所不同。无论是能够在一天的较长时间内保持活跃,还是能够占据温度更高的栖息地,它都将扩大其优势空间。”

  研究人员说,这种自适应的热响应更加有趣,因为只有那些在城市长大的蜥蜴才能够利用它-这是自然选择有利于性状“可塑性”的一个例子。该研究于3月9日发表在《自然生态与进化》杂志上。

  温彻尔在先前的研究中表明,城市蜥蜴已经进化出了更长的肢体和更大的具有特定比例的脚趾板。这两个特征使它们能够更有效,更快速地穿越城市栖息地,使它们能够爬上光滑、粉刷的墙壁。

  与这些调整相比,热耐受性是一个相对复杂的特征。它影响多个身体系统,并可能涉及数百个基因。而且,像蜥蜴这样的冷血动物也可以通过行为调节温度,例如,通过穿梭于阳光或阴影下,或通过改变白天狩猎或寻找伴侣的时间。

  温彻尔这项工作的合作伙伴,加州大学洛杉矶分校(UCLA)助理教授夏恩·坎贝尔·斯塔顿(Shane Campbell-Staton)是解决热适应的基因组方面的专家。

  坎贝尔·斯塔顿说:“这个故事的很大一部分是,城市热岛的目标选择性是可塑的,即个体对环境做出适应性反应的能力。具有高响应能力的个体(即那些在城市长大后可以变得更加耐热的个体)受到自然选择的欢迎。主要区别在于,适应性仅在一个个体在城市环境中出生和成长时出现。

  温彻尔的先前工作表明,长肢蜥蜴在城市中表现更好时,这些个体无论在哪里饲养都将有更长的肢体。

  坎贝尔·斯塔顿说:“相反,耐热性的差异隐藏在森林栖息地中,只有当适当的基因暴露于温暖的温度时才会显示出来。这就像一个隐藏的超能力,只会在适当的环境中展示自己。我们才刚刚开始了解自然选择如何在这种特征上起作用,从而影响进化过程。”

  波多黎各的Anolis cristatellus。图片:华盛顿大学/克里斯汀·温彻尔

  随时随地承受更多热量的能力可能会改变Anolis cristatellus的游戏规则,这是波多黎各各地发现的城市环境中最丰富、最可见的10种蜥蜴。

  温彻尔和她的团队研究了全岛四个城市(包括首都圣胡安)的150只蜥蜴。这些地点中的每一个都是成对地点的一部分:城市中有一个蜥蜴收集区,而另一个则位于附近的森林中。研究人员还把一些蜥蜴带回了波士顿马萨诸塞大学的实验室,当时温奇尔在那儿是研究生。

  科学家依靠已建立的蜥蜴研究方案,该方案通过测试将蜥蜴轻轻翻转后其自我矫正的能力,来衡量蜥蜴的热耐受力。研究人员以很小的幅度提高了温度,而当蜥蜴花了很长时间使自己恢复正常时,试验结束了。测试后,冷水浴使蜥蜴舒适地回到了正常温度。

  另外,研究人员还从暴露于寒冷、环境和温暖温度下的蜥蜴中提取了组织样本。基因测试揭示了暴露于不同温度的城市和森林蜥蜴组织中基因表达的不同模式。

  更有趣的是,研究人员发现了一个单一的基因变异,其城市和森林种群之间始终存在差异 - 与热耐受性差异有关。研究人员认为,这表明自然选择是在需要时选择对较高温度作出反应的能力,他们称之为“高可塑性基因型”。

  坎贝尔·斯坦顿说:“这项研究给我带来的独特和令人兴奋的事情是,我们能够同时解决这个有关生物组织几个不同层次上进化的可重复性的问题。”

  “从整个生物层面开始,我们清楚地看到城市蜥蜴能够在比森林蜥蜴高得多的温度下维持功能。

  他说:“然后,当我们观察所有差异表达的基因时,我们在那些大型基因组的变化中也看到了很高的可重复性。但是,如果进一步放大,我们不仅发现了单个基因,而且发现了似乎是一个单一的多态性,在这些城市热岛上也屡屡被选择,这令人着迷。”

  通过研究动物如何适应不同的栖息地(如城市生活),研究人员有独特的机会来研究与环境相关但受动物遗传构成影响的性状。

  这种动态是为什么温彻尔说她偏爱A. cristatellus的原因,A. cristatellus不仅在波多黎各的城市地区而且在美国南部和加勒比海其他地区都十分丰富。

  温切尔说:“我喜欢说它们是嗜城市的或热爱城市的物种。人们还使用其他术语,例如城市宽容或适应城市。但我认为城市嗜好者最能抓住它。他们正在利用森林环境中不存在的新颖的优势空间。但它们不依赖人类,如果人类离开,他们仍然会做得很好。”

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