這羽鴿子以其在北美的歷史人口數(shù)量巨大(估計為30至50億)以及面對人類大規(guī)模屠殺而迅速滅絕而聞名。然而，為什么這個物種至少在少數(shù)幾個孤立的小群體中無法生存，這仍然是一個謎。

一項理論與11月17日發(fā)表在“科學(xué)”雜志上的一項新研究結(jié)果一致，表明乘客的鴿子很適合生活在大群中，但很難適應(yīng)生活在較小的群體中，而且人口規(guī)模的變化發(fā)生得如此之快他們無法適應(yīng)。

“乘客的鴿子在數(shù)萬年前表現(xiàn)得非常好，然后它們突然滅絕了。矛盾的是，它們龐大的種群數(shù)量可能是它們滅絕的一個因素，”相應(yīng)的作者，生態(tài)學(xué)和進化生物學(xué)教授Beth Shapiro說。圣誕老人。

夏皮羅的團隊使用從博物館標(biāo)本中回收的DNA來研究客運鴿的遺傳多樣性。研究人員證實了先前對乘客種群中遺傳多樣性非常低的觀察結(jié)果。但是，在以前的研究人員看到不穩(wěn)定人口在高點和低點之間波動的證據(jù)的情況下，新的研究得出了截然不同的結(jié)論。

“我們所做的，以前的研究沒有做的，是研究整個基因組的多樣性變化。我們發(fā)現(xiàn)它不僅低于預(yù)期總體，它也變化更大，我們能夠看到那些高度和低度多樣性的地區(qū)都在鴿子基因組中，“第一作者Gemma Murray說，他是加州大學(xué)圣克魯茲分校夏皮羅古生物組學(xué)實驗室的博士后研究員。

該分析揭示了載客鴿基因組中的模式，表明該物種的低遺傳多樣性是自然選擇的結(jié)果，導(dǎo)致有益突變通過群體快速傳播并消除不良突變。研究人員在密切相關(guān)的帶尾鴿中沒有發(fā)現(xiàn)基因組遺傳多樣性的相同模式，該基因組的人口相對較少，約為200萬，原產(chǎn)于北美西部。

“當(dāng)我們研究兩種物種的適應(yīng)性進化速率和純化選擇時，我們發(fā)現(xiàn)自然選擇導(dǎo)致了乘客鴿的適應(yīng)性進化速度更快，并且更快地清除了有害突變，”Murray說。“如果選擇引起遺傳多樣性的差異，這正是你所期望的。”

當(dāng)有益突變通過群體傳播時，它會攜帶相鄰的DNA片段，因此后續(xù)世代不僅攜帶良好的突變，而且攜帶相同DNA的整個片段。這些低多樣性區(qū)域可以通過重組來分解，重組是成對染色體在卵子和精子形成過程中交換DNA片段的過程(這解釋了為什么父母不會將染色體的精確拷貝傳遞給后代)。

重組往往在染色體中間比在末端更少發(fā)生，這種趨勢在鳥類中尤為明顯。在鴿子基因組中，研究人員發(fā)現(xiàn)遺傳多樣性較低的區(qū)域位于染色體中間，而較高的多樣性區(qū)域則位于末端。

“在染色體的末端，由于重組率很高，沒有任何東西被拖累到有益的突變，”夏皮羅解釋說。

當(dāng)研究人員研究哪種類型的基因顯示適應(yīng)性進化的證據(jù)時，他們發(fā)現(xiàn)許多可能與客座鴿生態(tài)學(xué)方面以及生活在大群體中的需求有關(guān)。在具有適應(yīng)性進化證據(jù)的32個基因中，有與免疫系統(tǒng)相關(guān)的基因和減少壓力(大而密集的群體往往具有較高的疾病和社會壓力負(fù)擔(dān))以及能夠食用大量某些食物的能力。

這些發(fā)現(xiàn)與這樣的觀點是一致的，即當(dāng)他們的人口減少時，乘客對大群體的適應(yīng)可能已成為一種負(fù)擔(dān)。“我們的研究結(jié)果符合這個故事，我們沒有發(fā)現(xiàn)任何證據(jù)表明在人們開始捕獵之前人口不穩(wěn)定，”默里說。

該研究還對人口遺傳學(xué)家具有重要的理論意義。人口理論預(yù)測，具有大量種群的物種應(yīng)該比具有較小種群的物種具有更大的遺傳多樣性，但是這種預(yù)測假定大多數(shù)基因組通過遺傳漂變“中性地”進化，積累隨機突變而既沒有益處也沒有有害影響。人口遺傳學(xué)家經(jīng)常使用假設(shè)中性進化的模型來推斷人口的歷史。

“一個普遍的假設(shè)是，如果一個物種的遺傳多樣性較低，它在過去的某個時間經(jīng)歷了人口瓶頸，”默里解釋說。

但是關(guān)于種群規(guī)模與遺傳多樣性之間關(guān)系的理論預(yù)測并未在現(xiàn)實世界中得到證實。這被稱為Lewontin's paradox(在進化生物學(xué)家Richard Lewontin之后)，并且根據(jù)Shapiro的說法，這可能是因為自然選擇在更大的種群中更有效并且可以淹沒隨機變化的影響，使得中性進化的假設(shè)無效。

預(yù)計自然選擇對大群體的影響更大，因為更有可能出現(xiàn)強烈有益的突變，并且因為在小群體中，隨機事件對傳遞給下一代的事物具有更大的影響。

2015年由加州大學(xué)圣克魯茲分校的生物分子工程助理教授，新論文的合著者Russell Corbett-Detig在論文中提出了支持Lewontin悖論解釋的證據(jù)。夏皮羅說，這只鴿子和帶尾鴿，種類相似，人口大小不同，提供了一個完美的機會來測試這個想法。

“重組景觀和乘客的巨大人口規(guī)模之間的相互作用鴿子讓我們看到什么是背后列萬廷的悖論，”夏皮羅說。“在大多數(shù)物種中，可以安全地假設(shè)大部分基因組是中性進化的，但對于種群數(shù)量很大的物種，我們可能會猶豫不決。這些利用遺傳多樣性來推斷人口歷史變化的工具。尺寸根本不適合乘客。“