密歇根州唯一响尾蛇正在近亲繁殖

栖息地丧失正使这种胆小的湿地爬行动物陷入基因困境。
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东部马萨索加响尾蛇分布在密歇根州及其他中西部州的湿地。图片来源:Eric Hileman。

虽然 性别逆转基因赌博晚育 等进化方式使动物王国异常顽强,但很难摆脱 近亲繁殖 的影响。对于密歇根州唯一的 响尾蛇 物种来说,更是如此。

一项为期 15 年的研究发现,农场、建筑物和道路正在阻碍 东部马萨索加响尾蛇 (Sistrurus catenatus) 寻找配偶。近亲繁殖最严重的蛇不仅在繁殖可存活后代方面存在严重问题,在年复一年的生存方面也存在问题。研究结果详见于 8 月 18 日发表在《美国国家科学院院刊》 (PNAS) 上的研究。

“这些是相当大且稳定的东部马萨索加种群,”该研究的合著者、密歇根州立大学保护生物学家 Sarah Fitzpatrick 在一份声明中表示。“考虑到中西部许多其他种群规模更小、更分散,我们在这些种群中检测到近亲繁殖问题,这令人担忧。”

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东部马萨索加响尾蛇是五大湖地区仅有的两种响尾蛇之一。图片来源:Eric Hileman。

检验健康状况

作为一种有毒蛇类,东部马萨索加响尾蛇并非最受欢迎的动物。然而,这种爬行动物是中西部 湿地食物网中的关键物种。它们捕食老鼠,如果不受控制,这些老鼠可能会在附近的房屋和谷仓中泛滥。据该研究的合著者 Meaghan Clark ,如果响尾蛇消失,整个生态系统的平衡将被打破。

这些响尾蛇 被认为是胆小的,并且不会离它们出生的湿地太远。它们通常只会 wander 出去探索附近的栖息地并寻找配偶,然后才会回家。然而,日益增长的人类开发很可能使东部马萨索加的活动范围更加受限。当蛇最终需要选择配偶时,它们更有可能选择与自己有亲缘关系的蛇,而不是来自遥远种群的蛇。

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“它们对栖息地即使是微小的干扰也极其脆弱,” Fitzpatrick 说。“即使是一条公路也可能孤立种群。”

当动物与亲属繁殖时,通常 会损害其后代的健康状况。在生物学中,“健康状况”指的是动物在生存、繁殖和延续物种方面的成功程度。

近亲繁殖会降低健康状况,这在 保护主义者称之为近亲繁殖衰退 的现象中有所体现。然而,在野外种群中尤其难以证明,特别是对于有毒蛇类。

响尾蛇家族树

这项研究 中,Fitzpatrick 的实验室与长期的蛇类监测项目合作,并与大谷州立大学、西弗吉尼亚大学和美国动物园和水族馆协会的研究人员合作。自 2009 年以来,每年夏天,科学家们都配备蛇钳,跋涉穿越湿地,捕捉这种难以捉摸的爬行动物。

研究小组记录了每条蛇的长度、体重和怀孕状况。他们还抽取了血液,以提取 DNA 并对其基因组进行测序。这些遗传信息帮助他们追踪了有多少后代出生并存活至成年,同时也使研究小组能够重建家谱并确定任何两条个体蛇的亲缘关系有多近。最终,研究小组追溯了 超过 1000 条东部马萨索加响尾蛇的家族史

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研究团队成员在为期 15 年的研究中,使用蛇钳捕捉东部马萨索加响尾蛇。图片来源:Sarah Fitzpatrick。

在放归野外之前,每条蛇都 都植入了 PIT 标签,类似于宠物可能拥有的微芯片。这种追踪意味着团队可以根据是否重新捕获蛇来追踪其存活情况。

他们发现,近亲繁殖最严重的蛇后代存活率低了 13%,年生存率比近亲繁殖程度较低的响尾蛇低了近 12%。如此高的数字甚至 令研究人员感到惊讶

“这种长期的野外监测是这项研究的支柱,”Clark 说。“每季都有人出外捕捉这些蛇,这使得这一切成为可能。”

该团队希望这些数据能为 保护 工作提供信息,以帮助东部马萨索加找到非近亲的配偶。一些小的改变,包括建造地下通道或恢复湿地栖息地,可以促进蛇类之间的更多联系,从而促进基因库的壮大。保护主义者还可以尝试将爬行动物转移到新的栖息地,以获得更多寻找合适响尾蛇配偶的选择。

 

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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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