佛羅里達(dá)州已成為美國(guó)入侵物種的避風(fēng)港，但也許最著名的國(guó)家外來(lái)居民是緬甸蟒蛇。這些原產(chǎn)于東南亞的巨型蛇在過去的幾十年里已經(jīng)成熟，甚至在新的環(huán)境中蓬勃發(fā)展。“在緬甸蟒蛇中，我們觀察到佛羅里達(dá)州入侵種群的迅速建立和擴(kuò)張，這在生態(tài)上與東南亞非常不同，可能對(duì)入侵的緬甸蟒蛇種群進(jìn)行了重要的生態(tài)選擇，”大學(xué)生物學(xué)教授Todd Castoe說(shuō)。德克薩斯州阿靈頓分校和Castoe實(shí)驗(yàn)室主任。“這種情況具有可以快速適應(yīng)的系統(tǒng)的所有特征，因此我們很高興使用尖端的基因組方法來(lái)測(cè)試這種可能性。”

研究人員最初開始著手確定蟒蛇是否能夠適應(yīng)2010年佛羅里達(dá)州的一次極端冰凍事件。他們?cè)趦鼋Y(jié)事件發(fā)生之前和之后生成了數(shù)十個(gè)樣本的數(shù)據(jù)。通過掃描緬甸蟒蛇基因組的區(qū)域，他們確定了在兩個(gè)時(shí)間段之間發(fā)生顯著變化的基因組部分，提供了在該群體中在非常短的時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)生進(jìn)化的明確證據(jù)。

“2010年佛羅里達(dá)州的凍結(jié)事件導(dǎo)致了入侵緬甸蟒中40%至90%的野外死亡記錄，因此，如果要進(jìn)化和適應(yīng)，我們知道我們應(yīng)該在這段時(shí)間內(nèi)看到它強(qiáng)加了一個(gè)非常強(qiáng)大的選擇瓶頸，“卡斯托說(shuō)。“我們采用了一種通常被稱為基因組掃描的技術(shù)，該技術(shù)可以識(shí)別基因組中看似強(qiáng)烈自然選擇的區(qū)域，這些區(qū)域可能包含可能允許該群體的一部分在這些凍結(jié)事件中存活的適應(yīng)性重要基因， “ 他加了。

研究人員期望在這些區(qū)域找到對(duì)潛在適應(yīng)寒冷很重要的基因，但是當(dāng)他們進(jìn)一步仔細(xì)檢查數(shù)據(jù)時(shí)，一種不同的信號(hào)開始出現(xiàn)，它告訴了一個(gè)關(guān)于這種侵入性群體中適應(yīng)的更廣泛的故事。

“我們一直看到與細(xì)胞分裂，器官生長(zhǎng)和組織發(fā)育相關(guān)的基因適應(yīng)的證據(jù)，這一點(diǎn)最初讓我們感到困惑。然而，最終我們發(fā)現(xiàn)與使用緬甸語(yǔ)的實(shí)驗(yàn)室中的平行項(xiàng)目有關(guān)。蟒蛇作為理解再生器官生長(zhǎng)的模型系統(tǒng)，其中組織在禁食時(shí)下調(diào)，然后以與大多數(shù)蟒蛇的攝食周期相對(duì)應(yīng)的周期模式再生。我們開始懷疑我們?cè)诜鹆_里達(dá)緬甸蟒蛇的基因組中看到的信號(hào)是否被連接為了適應(yīng)他們?nèi)绾胃鶕?jù)他們的喂養(yǎng)生態(tài)重建器官系統(tǒng)，“最近畢業(yè)的博士Daren Card說(shuō)。Castoe實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生為他的論文工作了這個(gè)項(xiàng)目。

有一個(gè)工作假設(shè)認(rèn)為侵入性緬甸蟒可能適應(yīng)佛羅里達(dá)州更加規(guī)律的喂食機(jī)會(huì)，研究人員收集了進(jìn)一步的生態(tài)，功能基因組和形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)，以了解蟒蛇喂食的頻率以及是否存在與更多生理變化相符的生理變化定期喂食。

“這些額外的分析表明，佛羅里達(dá)州的緬甸蟒蛇不斷進(jìn)食，組織形態(tài)和基因表達(dá)模式支持在禁食的蟒蛇中更加上調(diào)的生理狀態(tài) - 佛羅里達(dá)蟒蛇似乎已經(jīng)適應(yīng)調(diào)節(jié)他們的消化生理學(xué)，以更有效地吃獵物這令人震驚，因?yàn)檫@些蛇已經(jīng)被證明對(duì)南佛羅里達(dá)州的地方性哺乳動(dòng)物和鳥類種群產(chǎn)生了重大的負(fù)面影響，包括大沼澤地國(guó)家公園，我們的數(shù)據(jù)表明，通過快速適應(yīng)，它們只會(huì)“變得更好”。作為一個(gè)有效的入侵捕食者，“卡補(bǔ)充道。

UTA生物學(xué)主席Clay Clark對(duì)該團(tuán)隊(duì)的工作表示祝賀，該工作提供了有力的證據(jù)證明自然種群中的進(jìn)化可以極其迅速地發(fā)生，并且這種快速進(jìn)化可以導(dǎo)致影響脊椎動(dòng)物生理和生態(tài)的非常復(fù)雜的性狀發(fā)生重大變化。

“這些結(jié)果為脊椎動(dòng)物種群的進(jìn)化速度提供了前所未有的視角，同時(shí)也為基因組適應(yīng)與與入侵物種的生態(tài)影響相關(guān)的復(fù)雜生理變化提供了新的聯(lián)系，”克拉克說(shuō)。“鑒于UTA的戰(zhàn)略重點(diǎn)是全球環(huán)境影響，這項(xiàng)工作尤為重要。”