UAB的研究团队发现，过去二十年中，气温上升和热浪频发加速了基因变异的出现，这些变异使得欧洲森林中常见的果蝇(Drosophila subbobscura)对高温的耐受性增强。进化反应是通过提高物种个体中已有遗传变异的相对频率来实现的，而非产生新的变异。这表明，全球变暖的加速可能使遗传变异水平较低的物种面临风险。
研究全球变暖的进化反应是一项艰巨的任务。相关研究较少，现有的研究可追溯至上世纪末，已指出这些反应的存在。为了在全球变暖加剧的背景下更新对这些进化反应的监测，UAB遗传与微生物学系的Francisco Rodríguez-Trelles Astruga和Rosa Tarrío Fernández研究了亚bobscura果蝇的遗传变异，这种果蝇比家蝇小得多，广泛分布于许多欧洲森林。
在这一物种中，气候适应是通过一种称为染色体反转多态性的遗传变异来实现的。某些逆转录突变改变基因组片段的方向，使个体对低温的耐受性增强，而另一些则增强对高温的耐受性。UAB研究人员的结果发表在《自然气候变化》杂志上，证实了之前的研究结果，即有利于耐热性的逆转比例增加，而有利于耐寒性的逆转比例减少。这项研究首次表明，在过去20年中，受更长、更强烈热浪影响的情况下，这种模式在温带欧洲与地中海地区以前所未有的速度加速。
这项研究始于2015年，包含了现场和实验室的艰苦工作。我们花了四年时间在欧洲不同纬度的12个地点采集亚bobscura果蝇样本。当地居民分享了他们目睹前所未见的热浪的经历。随后，我们在UAB的实验室对每个样本进行了遗传特征分析，”弗朗西斯科Rodríguez-Trelles解释道。研究人员在奥地利维也纳、比利时鲁汶、法国拉格拉斯、蒙彼利埃和维拉尔、德国图宾根、荷兰格罗宁根、瑞士Leuk、以及西班牙的马拉加、蓬翁布里亚、里巴罗哈Túria和Queralbs收集了样本。
预测显示，如果不加大努力减缓全球变暖，到2050年，中欧的这种物种种群将在基因上与南欧的种群无法区分。根据UAB遗传学博士课程协调员Francisco Rodríguez-Telles教授的说法，“这是前所未闻的，因为它是教科书中出现的模型物种，作为遗传变异如何帮助适应不同纬度气候的例子”。研究人员在果蝇亚种样本中未发现任何新的逆转录，除了那些已存在的逆转录，这使他们得出结论，新的逆转录出现的速度太慢，无法弥补温度的上升。这一观点尤其值得关注，因为越来越多的昆虫物种比亚果蝇更难以进化适应全球变暖。
面对气温上升的可塑性和进化，适应机制
正如科学预测的那样，人类造成的全球变暖持续恶化，不利后果正在累积。生物体适应温度升高的主要方式有两种:可塑性和进化。前者在个体层面起作用，而后者在种群和物种层面起作用。可塑性的例子包括在原地的生理适应或迁移到更能忍受温度的地方。
当温度的升高超过某些个体的适应能力，并且没有热庇护所时，物种的生存取决于基因上更耐热的个体。这是触发进化的时刻，这是本研究分析的反应机制。
“对全球变暖的进化反应的观察既是好消息也是坏消息，”Rodríguez-Trelles解释道。“好消息是，这意味着存在有助于耐受热应力的遗传变异。坏消息是，这意味着那些耐热性基因变异不足的个体可能会面临灭绝。此外，如果全球变暖发展得太快，持续时间过长，甚至那些耐热性更高的物种也可能屈服，导致物种灭绝，”他总结道。
研究论文:
Francisco Rodríguez-Trelles & Rosa Tarrío，全球变暖对欧洲亚种果蝇进化的响应，自然气候变化，2024年9月13日。DOI: 10.1038 / s41558 - 024 - 02128 - 6。https://www.nature.com/articles/s41558-024-02128-6
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我是利天创世的签约作者“丹蝶”！
希望本篇文章《果蝇在全球变暖中迅速适应的演化》能对你有所帮助！
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