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佛罗里达州入侵缅甸蟒的快速适应的基因组证据

这些是持有蟒蛇的研究人员。

佛罗里达州已成为美国入侵物种的避风港,但也许最着名的国家外来居民是缅甸蟒蛇。这些原产于东南亚的巨型蛇在过去的几十年里已经成熟,甚至在新的环境中蓬勃发展。

“在缅甸蟒蛇中,我们观察到佛罗里达州入侵种群的迅速建立和扩张,这在生态上与东南亚非常不同,并且可能对侵入性缅甸蟒蛇种群进行重要的生态选择,”大学生物学教授Todd Castoe说。德克萨斯州阿灵顿分校和Castoe实验室主任。“这种情况具有可以快速适应的系统的所有特征,因此我们很高兴使用尖端的基因组方法来测试这种可能性。”

研究人员最初开始着手确定蟒蛇是否能够适应2010年佛罗里达州的极端冻结事件。他们在冻结事件发生之前和之后生成了数十个样本的数据。通过扫描缅甸蟒蛇基因组的区域,他们发现基因组的部分在两个时间段之间发生了显着变化,提供了在该群体中在非常短的时间内发生进化的明确证据。

“2010年佛罗里达州的冻结事件导致了入侵缅甸蟒中40%至90%的野外死亡率记录,因此如果要进化和进化,我们知道我们应该在这段时间内看到它强加了一个非常强大的选择瓶颈,“卡斯托说。

“我们采用了一种通常被称为基因组扫描的技术,该技术可以识别基因组中似乎处于强烈自然选择状态的区域,这些区域可能包含可能允许该群体的一部分在这些冻结事件中存活的适应性重要基因, “ 他加了。

研究人员希望在这些区域找到对潜在适应寒冷很重要的基因,但是当他们进一步仔细检查数据时,开始出现一个不同的信号,这个信号告诉了一个关于这种入侵人群适应的更广泛的故事。

“我们一直看到与细胞分裂,器官生长和组织发育相关的基因适应的证据,这一点最初让我们感到困惑。然而,最终我们发现与使用缅甸语的实验室中的平行项目有关联。蟒蛇作为理解再生器官生长的模型系统,其中组织在禁食时被下调,然后以与大多数蟒蛇的进食周期相对应的周期模式再生。我们开始怀疑我们在佛罗里达缅甸蟒蛇的基因组中看到的信号是否被连接为了适应他们如何根据他们的喂养生态重建器官系统,“最近毕业的博士Daren Card说。Castoe实验室的学生为他的论文工作了这个项目。

有了一个工作假设,即侵入性缅甸蟒可能适应佛罗里达州更加规律的喂食机会,研究人员收集了进一步的生态学,功能基因组学和形态学数据,以了解蟒蛇喂食的频率以及生理变化是否与更多定期喂食。

“这些额外的分析显示佛罗里达州的缅甸蟒蛇不断进食,组织形态和基因表达模式支持禁食蟒中更加上调的生理状态 - 佛罗里达蟒蛇似乎已经适应调节其消化生理学,以更有效地吃猎物这令人震惊,因为这些蛇已经被证明对南佛罗里达州的地方性哺乳动物和鸟类种群产生了重大的负面影响,包括大沼泽地国家公园,我们的数据表明,通过快速适应,它们只会“变得更好”作为一个有效的入侵捕食者,“卡补充道。

UTA生物学主席Clay Clark对该团队的工作表示祝贺,该工作提供了有力的证据证明自然种群中的进化可以极其迅速地发生,并且这种快速进化可以导致影响脊椎动物生理和生态的非常复杂的性状发生重大变化。

“这些结果为脊椎动物种群的进化速度提供了前所未有的视角,同时也为基因组适应与与入侵物种的生态影响相关的复杂生理变化提供了新的联系,”克拉克说。“鉴于UTA的战略重点是全球环境影响,这项工作尤为重要。”

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