這羽鴿子以其在北美的歷史人口數(shù)量巨大(估計(jì)為30至50億)以及面對(duì)人類大規(guī)模屠殺而迅速滅絕而聞名。然而，至少在少數(shù)幾個(gè)孤立的小群體中，該物種無法生存，這仍然是一個(gè)謎。一項(xiàng)理論與11月17日發(fā)表在“ 科學(xué)”雜志上的一項(xiàng)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，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)萬年中表現(xiàn)得非常好，然后它們突然滅絕了。矛盾的是，它們巨大的種群數(shù)量可能是它們滅絕的一個(gè)因素，”相應(yīng)的作者，生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)教授Beth Shapiro說。圣誕老人。

夏皮羅的團(tuán)隊(duì)使用從博物館標(biāo)本中回收的DNA來研究客運(yùn)鴿的遺傳多樣性。研究人員證實(shí)了先前對(duì)載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(diǎn)和低點(diǎn)之間波動(dòng)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(gè)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，“第一作者杰瑪·默里說，他是加州大學(xué)圣克魯茲分校夏皮羅古生物組學(xué)實(shí)驗(yàn)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(duì)較少，約為200萬，原產(chǎn)于北美西部。“當(dāng)我們研究?jī)煞N物種的適應(yīng)性進(jìn)化速率和純化選擇時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)了自然選擇導(dǎo)致客運(yùn)鴿適應(yīng)性進(jìn)化速度加快和有害突變更快清除的證據(jù)，”穆雷說。“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(shí)，它會(huì)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(gè)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(duì)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(huì)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(shì)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，由于高重組率，沒有任何東西被拖累到有益的突變，”夏皮羅解釋說。

當(dāng)研究人員觀察哪種類型的基因顯示適應(yīng)性進(jìn)化的證據(jù)時(shí)，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(jìn)化證據(jù)的32個(gè)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高的疾病負(fù)擔(dān)和社會(huì)壓力)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(diǎn)是一致的，即當(dāng)人口減少時(shí)，乘客對(duì)大量人口的適應(yīng)可能成為一種負(fù)擔(dān)。“我們的研究結(jié)果符合這個(gè)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(duì)人口遺傳學(xué)家具有重要的理論意義。人口理論預(yù)測(cè)，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(cè)假設(shè)大多數(shù)基因組通過遺傳漂變“中性”進(jìn)化，積累隨機(jī)突變，既沒有有益效果也沒有有害作用。人口遺傳學(xué)家經(jīng)常使用假設(shè)中性進(jìn)化的模型來推斷人口的歷史。“這是一個(gè)普遍的假設(shè)，如果一個(gè)物種的遺傳多樣性較低，它在過去的某個(gè)時(shí)間經(jīng)歷了人口瓶頸，”默里解釋道。

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(cè)并未在現(xiàn)實(shí)世界中得到證實(shí)。這被稱為L(zhǎng)ewontin的悖論(在進(jìn)化生物學(xué)家Richard Lewontin之后)，并且根據(jù)Shapiro的說法，這可能是因?yàn)樽匀贿x擇在更大的群體中更有效并且可以淹沒隨機(jī)變化的影響，使得中性進(jìn)化的假設(shè)無效。

預(yù)計(jì)自然選擇對(duì)大群體的影響更大，因?yàn)楦锌赡墚a(chǎn)生強(qiáng)烈有益的突變，并且因?yàn)樵谛∪后w中，隨機(jī)事件對(duì)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，種類相似的種類非常不同，提供了一個(gè)完美的機(jī)會(huì)來測(cè)試這個(gè)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(jìn)化的，但對(duì)于種群數(shù)量很大的物種，我們可能會(huì)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。“