在物种走向灭绝之前,它们的种群数量通常会显著减少并变得孤立。健康种群通常拥有丰富的
基因库
,内部循环着大量的遗传变异。然而,随着种群锐减,基因库逐渐缩小,
遗传多样性
的丧失会削弱
物种应对疾病、气候变化等环境威胁的能力。
在一项于近日发表在《自然》杂志上的研究中,来自20个国家的57名科学家系统梳理了过去30年超8万篇科学论文,评估了全球
622个物种、36个分类群
在141个国家的遗传多样性变化。
研究结果令人震惊:
全球众多物种的遗传多样性正在加速丧失,尤其以鸟类和哺乳动物最为明显
。在受到栖息地破坏、新疾病传播、自然灾害以及人类活动
(如狩猎和伐木)
影响的地区,这一趋势尤为严重。然而
,研究也强调——我们仍然有希望
:
通过科学的保护策略,可以有效维持甚至提升遗传多样性
。
遗传多样性
每个生物体的细胞核心都蕴藏着一本“生命使用手册”——
由DNA分子构成的遗传密码
。不过,从树木到飞蛾再到细菌,这些基因序列千差万别,即便是同一物种的不同个体之间,也存在显著的遗传差异。这些差异塑造了个体的独特特征,决定了谁更高或更矮、更快或更慢、更大胆或更谨慎。
遗传多样性的根源在于
基因突变
。尽管大多数突变对生物没有明显帮助,但偶尔也会出现有利的突变,赋予种群适应新环境的能力。
以金海带
(
Ecklonia radiata
)
为例,这种海藻偏好冷水环境。然而,群体中偶尔会出现更适应温暖水域的基因突变。2011年,当一场毁灭性的海洋热浪袭击澳大利亚西海岸时,携带“耐热”突变的个体表现出更高的生存率和繁殖率,帮助整个种群在变暖的环境中得以延续。
金海带。(图/John Turnbull/Flickr)
这正是遗传多样性至关重要的原因:
它为物种在快速变化的世界中提供了适应和恢复的基础
。
拯救濒危物种
如何有效保护甚至恢复濒危物种的遗传多样性?为了解答这一问题,研究人员运用了一种名为“
元分析
”的方法,
揭示了多种有助于维护遗传多样性的有效策略,以下五项被认为尤具潜力:
行动1:增加个体(补充种群)
向现有种群引入新个体被称为“
补充
”。研究发现,补充是唯一与遗传多样性显著增加直接相关的保护措施,特别在鸟类中效果突出。
补充种群有助于降低近亲繁殖的负面影响,这是小型孤立种群常见的问题。例如,在保护新西兰的南岛鸲鹟
(
Petroica australis
)
的项目中,研究人员将雌鸟在孤立的岛屿间迁移。与近亲繁殖的后代相比,这些跨岛繁殖的后代拥有更强的免疫系统、更高的存活率和更好的生殖能力。
南岛鸲鹟。
(图/Wikipedia)
补充种群不仅能促进遗传多样性,还能提升种群健康,增强其环境适应力
。
行动2:种群调控
与补充相反,有时“
移除个体
”也有助于提升种群健康,特别是在减少资源竞争方面。
但在种群控制研究中,遗传多样性的结果差异很大。那么如何有效地运用这个策略呢?
在一个案例中,美国的保育人士通过调控孵化场中的美洲红点鲑
(
Salvelinus fontinalis
)
数量,防止少数家族基因过度扩张。这种做法帮助维持了多样的基因谱系,从而提高了种群的整体遗传多样性。
美洲红点鲑。
(图/Wikipedia)
行动3:生态系统恢复
生态系统恢复包括植树造林、湿地修复或恢复火、水等自然生态过程。研究表明,生态恢复有助于长期维持甚至提升遗传多样性。
以草原松鸡
(
Tympanuchus cupido
)
为例,这种鸟类因栖息地丧失而濒临灭绝。研究显示,恢复并扩展其栖息地不仅有助于种群复苏,更是维持其遗传多样性、实现长期保护的关键。
草原松鸡。(图/Wikipedia)
行动4:控制入侵或竞争物种
某些野生、有害或数量过剩的物种可能会对濒危物种造成威胁,如抢占资源或直接捕食。新的研究表明,控制这些物种可以有效帮助濒危种群恢复遗传多样性。
例如,瑞典通过控制赤狐
(
Vulpes vulpes
)
的数量,成功帮助北极狐
(
Vul
pes lagopus
)
种群恢复。这一策略减少了食物竞争,同时引入来自挪威的北极狐新个体,也降低了近亲繁殖的风险,提升了种群的生存能力。
濒临灭绝的北极狐(Vulpes lagopus)的孤立种群已经在近亲繁殖。(图/jonathan Pie, Unsplash)
行动5:保护引种与再引入
在新的区域建立种群被称为“保护引种”,而在物种曾经存在的区域恢复种群则称为“再引入”。
研究人员发现,这种行动下的遗传多样性的结果好坏参半。那么,哪些因素有助于成功呢?