猜测灰狼皮毛的颜色似乎是理所当然的事情。 但这些栖息地遍布北美和欧亚大陆的犬科动物实际上并不总是灰色的。
特别是在北美大陆,越往南走,毛色呈深色的狼就越多。 这种现象很长一段时间都无法解释,但现在科学家们已经确定,罪魁祸首是自然选择的最大驱动因素之一:疾病。
由法国蒙彼利埃大学生态学家 Sarah Cubaynes 领导的一个国际小组确定,经常致命的犬瘟热病毒是产生更多黑毛狼的触发器(犬狼疮)。
“在世界大部分地区,黑狼都不存在或非常罕见,但在北美,它们在某些地区很常见,而在另一些地区则不存在,”生物学家蒂姆·科尔森解释说牛津大学的。
“科学家们长期以来一直想知道其中的原因。我们现在有了基于北美狼调查的解释,以及由在黄石公园工作的合著者收集的非凡数据所激发的模型。”
进化压力可能会导致一些特殊的后果,尤其是在疾病方面。 由于存在对该疾病具有抵抗力的基因,某些个体更有可能生存。 然后幸存者产生具有这些遗传变异的后代,并且种群的遗传特征会随着时间的推移而改变。
然而,赋予抗性的基因配置并不总是只有一种功能。,赋予对黑死病抵抗力的基因变异也会增加对类风湿性关节炎等自身免疫性疾病的易感性,这意味着我们在几个世纪后仍然感受到它的影响。
对于这些狼来说,皮毛颜色是由一种名为 CPD103 的基因决定的,该基因在历史上使它们的皮毛呈灰色。 然而,狗身上出现了 CPD103 突变,并遗传给了狼,产生了黑色皮毛。
每只狼都有两份 CPD103 拷贝,每只狼都有一份遗传自父母。 不像人类的红头发不过,只需要一个黑色皮毛基因拷贝就能产生黑色皮毛。
科学家怀疑是犬瘟热CPD103 所在的 DNA 区域也参与编码一种防止肺部感染(如犬瘟热)的蛋白质,因此它可能在北美黑毛狼的数量中发挥了作用。
这意味着,如果黑色皮毛的狼更有可能在这种疾病中存活下来,它们就会繁殖并将其 CPD103 变体传递给它们的幼崽。
因此,团队开始测试这个假设。 研究人员分析了北美 12 个狼群,以确定是否存在犬瘟热? 感染病毒并幸存下来的迹象? 与黑毛狼有很强的相关性。
他们发现,携带抗体的狼确实更有可能拥有黑色皮毛? 尤其是年长的狼。 在爆发疫情的地区,黑狼也更为常见。
接下来,该团队研究了黄石国家公园 20 年来的狼种群数据,该公园于 20 世纪 90 年代重新引入了狼。
那里的狼群中 55% 是灰狼,45% 是黑狼。 在这些黑狼中,只有 5% 拥有两份黑毛 CPD103 变种。 这表明,选择相反颜色交配的狼繁殖成功的机会更大,而且它们的后代也能幸存犬瘟热。
然而,它仅适用于经历过犬瘟热爆发的地区。 根据该团队的数学模型,如果犬瘟热不是问题,选择异色伴侣的竞争优势就会消失。
这项研究不仅给出了黑狼在某些地区更为普遍的令人着迷的原因,而且还为研究历史上的犬瘟热爆发以及疾病抵抗力提供了一个工具。
研究小组指出,他们的结果可能适用于广泛的物种。 在许多昆虫、哺乳动物、两栖动物、爬行动物和鸟类中,颜色变化可能与抗病性有关。 这种颜色可能作为一种信号,帮助动物选择配偶,从而为它们的后代带来生存优势。
“当颜色是由基因决定的,并且抗病性是可遗传的并且与颜色相关时,对特定颜色的配偶的偏好将通过在病原体频繁且毒性足够的环境中最大限度地产生抗性后代的机会来增强适应性。”研究人员在论文中写道。
“我们可能大大低估了病原体在产生自然界中观察到的形态和行为特征多样性方面的作用。”
这不是一个有趣的想法吗?
该研究发表于科学。