当这些爬行动物变成城市蜥蜴时,它们的基因发生了变化

波多黎各的蜥蜴似乎腿更长、脚垫更大,这与更喜欢城市生活的蜥蜴有关。
A small lizard called the Puerto Rican crested anole sits on a human-made fence.
Anolis cristatellus 蜥蜴——一种也被称为波多黎各冠蜥蜴的小型蜥蜴——在波多黎各的城市和森林地区都很常见。Kristin Winchell

城市化已经极大地改变了世界各地的景观,许多动物目前的生存空间越来越少。栖息地侵占影响着动物的饮食社会行为的方方面面,有些生物甚至可以在城市空间生存和繁衍

这些物种,如美洲狮和鹅,利用人类创造的栖息地。研究城市物种进化变化的科学家们甚至观察到动物代谢率的变化或耐热性的增加。

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城市也可能改变它们的基因。在一项于 1 月 9 日发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的研究中,科学家们发现,Anolis cristatellus 蜥蜴——一种小型蜥蜴,也被称为波多黎各冠蜥蜴,在波多黎各的森林和城市地区都很常见——在岛上不同的城市生态系统中存在着平行的基因组标记。这解释了先前的研究发现城市蜥蜴和邻近森林蜥蜴之间存在物理差异。

城市化的 Anolis cristatellus 蜥蜴演变出的变异包括更大的脚垫,上面有更专业的鳞片,帮助它们抓住光滑的表面(墙壁、玻璃窗等),而它们更长的四肢则帮助它们在开阔的区域快速奔跑。

“城市化影响着地球上约三分之二的地区,并且预计将继续加剧,因此了解生物体如何适应不断变化的环境非常重要,”纽约大学生物学助理教授、该研究的首席作者 Kristin Winchell 在一份声明中说。“在许多方面,城市为我们提供了研究适应性变化的自然实验室,因为我们可以比较城市种群与其非城市对应种,以了解它们在短时间内如何应对相似的压力源和压力。”

在这项新研究中,研究小组检查了来自三个不同地区(圣胡安、阿雷西沃和马亚圭斯)的 96 只 Anolis cristatellus 蜥蜴,并将城市蜥蜴与每个城市周围森林中的蜥蜴进行了比较。

首先,研究小组确认了这三个地区的蜥蜴种群之间存在遗传差异,这样它们发现的蜥蜴之间的任何相似性都可以归因于城市化。然后,他们测量了它们的脚垫和腿。这些测量结果表明,城市蜥蜴的四肢明显更长,脚垫更大,脚趾上的鳞片也更专业化,这支持了他们早期的研究。

随后,对外显子组 DNA(基因组中编码蛋白质的区域)进行了基因组分析,以便他们能够理解这些物理特征差异的遗传基础。分析确定了蜥蜴基因组三个区域中的一组 33 个基因,这些基因反复与城市种群相关,包括与代谢和免疫功能相关的基因。

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“虽然我们需要对这些基因进行进一步分析才能真正了解这一发现的意义,但我们确实有证据表明城市蜥蜴受伤的几率更大,寄生虫也更多,所以免疫功能和伤口愈合的变化是有道理的,”Winchell。“同样,城市蜥蜴会吃人类的食物,所以它们的新陈代谢可能会发生变化。”

另一项分析发现了 93 个对城市蜥蜴皮肤和肢体发育重要的基因。这为城市蜥蜴拥有更长的腿和脚垫提供了基因层面的解释。

Winchell:“我们看到的城市蜥蜴的物理差异似乎在基因组水平上得到了反映。如果城市种群以平行的物理和基因组变化进行演变,我们甚至可以通过查看基因标记来预测种群将如何应对城市化。”

了解对城市环境的适应有助于科学家们集中保护工作,并建立更好地维护物种的城市环境。

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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