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在陆地上,河流和山脉可以将物种分割成基因上不同的种群。而在广阔的海洋中,似乎没有什么能阻止鱼类和其他海洋生物随心所欲地游动,科学家们一直期望海洋物种更容易混合。但正在进行的研究表明,除了地理障碍之外,还有更多因素使种群保持分离,而且海洋物种的基因多样性往往高于预期。
康涅狄格大学海洋科学家 Hannes Baumann 表示,多年来普遍的观点是,海洋中的物种不会形成独立的种群。“但在过去的 20 年里,这一概念已被彻底颠覆,”他说。“现在我们到处都能看到分化。”
保护基因多样性是环保人士关注的重点。在最近举行的联合国生物多样性公约(CBD)缔约方大会上,该机构的成员们通过了一项新框架,为保护工作设定了总体目标,包括保持物种内的基因多样性,以保障它们适应不断变化的环境的能力。
“基因多样性对于恢复力尤其重要,”Pew Charitable Trusts 的海洋保护项目负责人 Sebastian Nicholls 说,该项目与 CBD 成员国紧密合作,帮助它们履行在海洋保护问题上的承诺。“如果多样性太少,一个物种可能会容易受到单一病原体或环境压力的影响。”
Baumann 及其同事最近发现,北方沙鳗这种重要的饵料鱼实际上是两个种群,这是一个有力的例证,说明了这种多样性的价值。
通过对从格陵兰岛到新泽西州生活的大量北方沙鳗进行基因组测序,科学家们发现该鱼类种群被分成了两部分——一部分栖息在加拿大东海岸外的斯科舍大陆架以北,另一部分则生活在更南方。
Baumann 说,斯科舍大陆架有些奇特之处。虽然没有明显的障碍阻止鱼类跨越分界线并与邻居混合,但似乎它们的后代在这样混合后并不能存活。Baumann 怀疑,以该大陆架为中心的温度变化是罪魁祸首——南方水域对适应寒冷环境的北方鱼类来说太热了,反之亦然。该大陆架还分隔了包括龙虾、扇贝和鳕鱼在内的其他物种的种群。“这与其他物种的发现一致,表明斯科舍大陆架几乎是一个普遍的基因屏障,”Baumann 说。
这种小鱼的基因细节比仅仅是好奇更重要。沙鳗是海洋生态系统的基石。几乎所有生物都以这种细长的饵料鱼为食,包括 72 种鱼类、鸟类和哺乳动物。
理论上,存在适应较暖水域的种群应该有助于该物种应对气候变化的压力,因为随着海洋变暖,它们更有可能在北方繁衍生息并扩散。但 Baumann说,这并不意味着我们应该放弃对它们的北方邻居的努力,因为其他独特的适应性在未来可能会变得重要。“即使我们不知道哪种变异是重要的,我们也需要保留所有这些变异。”
Nicholls 说,问题是,科学家们对大多数海洋物种的基因多样性知之甚少,尤其是在深海。“许多海洋生态系统偏远且难以到达,这使得了解实际存在的多样性变得充满挑战。“我们真的不知道那里有什么;我们一直在发现新物种,”他说,“因此,获取基因多样性的信息就更难了。”
Nicholls 说,保护我们已知和未知的基因多样性的最佳工具是建立强大的海洋保护区网络。在 CBD 会议上,成员们还同意到 2030 年保护 30% 的沿海和海洋区域。“如果我们保护了足够的海洋区域,种群就能自我补充并溢出到邻近区域,从而在边界内外维持多样性,”Nicholls 说。
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