现在,世界上最孤立的脊椎动物是如此近亲,以至于研究人员担心它们不会待更长的时间。
超过10,000年以上,只有少数pup鱼生活在内华达州恶魔洞,一个著名的地下绿洲被藏在死亡谷国家公园的沙漠边界。
有限的栖息地是一个152米深(500英尺)的洞穴,使其成为任何具有骨架的生物的最小居所 - 极端条件正在造成其遗传损失。
在加利福尼亚大学伯克利分校的生物学家对八只pup鱼的基因组进行了测序,发现鱼类已经相互交织到一定程度,以至于普通人与家人的基因组约占其基因组的58%。
“高水平的近亲繁殖与更高的灭绝风险有关,而在其他孤立的天然种群中,魔鬼孔中的近亲繁殖等于或更严重的水平,例如密歇根州的Isle Royale狼,例如非洲和印度威师的山大猩猩,”说加州大学伯克利分校的综合生物学家兼首席研究员克里斯托弗·马丁(Christopher Martin)。
令人震惊的高水平的基因组跨界类似于其他濒危物种,例如佛罗里达黑豹(美洲棕褐色),皇家狼(Isle Royale)狼(canis狼疮)和山大猩猩(大猩猩贝林伊),所有这些都遭受极端人口的苦难。
当伯克利的研究人员将其结果与世界其他地方的其他pup鱼进行了比较时,他们发现只有约10%至30%的单个pup鱼基因组通常相同。恶魔洞显然加剧了这种情况。
例如,有可能使魔鬼pup鱼积累遗传变异,这可能会使他们更难生存。
魔鬼孔已经在食物和氧气中很少,但是根据最近测序的基因组,一些pup鱼等位基因与低氧条件下的繁殖和生存密切相关,似乎已经失去了其功能或随着时间的流逝而被删除。
好消息是,这些突变已经流通了一段时间。
当研究人员对博物馆收藏中保存的魔鬼虫子pup鱼的基因组进行了测序时,他们至少发现自1980年以来发现高水平的近亲繁殖证据。
这已经很早就在2007年和2013年再次受到数十个人的局面。濒临灭绝,而且没有人真正知道他们为什么消失。现在,研究人员想弄清楚任何基因是否负责最近的损失。
“有关这些下降的问题的一部分是它们是否可能是由于人口的遗传健康,”解释马丁。
“也许下降的原因是因为人口太小,有些有害突变已经固定了。”
人类活动,例如地下水抽水,可能没有帮助,而自然事件(例如地震)有时也可能:如果波浪在魔鬼洞中足够大,它们可以挤压pup鱼鸡蛋并从洞穴的阳光架上撕下藻类。
由于这些是pup鱼可以使用的唯一营养素,因此这些事件可能是灾难性的。
因此,温度也可能升高。如果将魔鬼孔的水含量加热到其恒定的33摄氏度(91.4摄氏度)之外,常驻pup鱼可能无法尽快或有效地再现。
遗传变异被认为对动物的生存至关重要,因为这意味着子孙后代有更多的机会适应不断变化的状况。
但是,并非所有的突变都有帮助,当人群中近亲繁殖时,有些突变会被拖延。
生物学家希望使用小种群的基因组,例如魔鬼pup鱼,以更好地了解这些进化动力学以及可以采取什么措施来挽救濒临灭绝的动物的命运。
例如,如果发现特定的突变会降低魔鬼pup鱼在低氧中生存的能力,那么也许像可以帮助科学家从混合物中删除该等位基因,或恢复以前丢失的其他基因。
研究人员确定了从魔鬼孔幼虫的基因组中消失的15个基因。
取代基因组的失去方面是一个有争议的想法,但某些生物学家和保护主义者目前正在探索这种可能性。
“我们未来的工作是实际研究这些删除的作用,”说马丁。
“它们会增加缺氧的容忍度吗?它们会降低缺氧的耐受性吗?我认为目前这两种情况同样合理。”
一旦我们知道魔鬼洞中发生了什么,科学家就可以对如何拯救居民pup鱼做出更明智的选择。
该研究发表在皇家学会b会议录。