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演化現在進行式:瑞士野雪鼠疑因早雪瞬間基因變異

2017/2/20 — 17:19

蘇黎世大學研究團隊首次在野外發現演化正在進行的足跡:瑞士雪鼠因要適應連續幾年愈來愈早的冬雪,在幾年間體型變小以趕在天氣變得惡劣前完全成長,情況極度罕見。

適應性演化 (adaptive evolution) 對動植物品種長遠存活於世上有重要影響,過程已於實驗室或人工繁殖時可以看到。然而,過程於大自然出現的頻繁程度以及速度仍然未明,當代自然例子亦極為罕見。

Credit: Timothée Bonnet, UZH

Credit: Timothée Bonnet, UZH

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由蘇黎世大學演化生物學家 Erick Postma 領導的研究團隊自 2006 年開始,於瑞士東部庫爾瓦爾登海拔 2,000 呎高山追蹤到歐洲雪鼠 (Chionomys nivalis) 幾代的基因改變。令團隊意外的是,雪鼠並無在幾代後體型變大,相反演化壓力令牠們體型更小、重量更輕。

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在團隊做研究的十年,當地雪鼠數量實際下跌,每一隻雪鼠理應能得到更多食物。不過,牠們的平均重量卻維持同一水平;團隊以統計模型以及量化基因分析 DNA 樣本,發現十年來幾代雪鼠已出現基因變異。團隊推斷連續多年冬季的早雪成為雪鼠的演化壓力,令牠們提早成年。

原則上,體型較大的雪鼠在生存與繁殖上更適合於野外生存。雖然這個表型 (phenotype) 對雪鼠生存有正面影響,但基因上卻明顯存在相反的因果關係。 Postma 指特別是冬天第一場雪愈來愈早出現,擁有小體型基因的雪鼠反而更「適者生存」。 團隊估計,這可能是因為小體型雪鼠在天氣變得惡劣前或冬天來臨前就已成熟。

表型

又稱表現型,是生物某一特定的物理外觀或成分。一個人是否有耳珠、植物高度、血型、蛾的顏色等等,都是表型例子。

如果團隊與其他主流研究一樣,只著眼於表型的分別,將不會察覺到雪鼠基因改變。未來,環境壓力如氣候變化、棲息地減少、空氣污染等會愈來愈大,相信將有更多更重要的演化在我們眼底下出現,讓人類更了解演化箇中過程。研究已於 PLOS 生物期刊刊出。

來源:
Science Daily, Early onset of winter triggers evolution towards smaller snow voles in Graubünden

研究:
Bonnet, T., Wandeler, P., Camenisch, G. & Postma, E. (2017). Bigger Is Fitter? Quantitative Genetic Decomposition of Selection Reveals an Adaptive Evolutionary Decline of Body Mass in a Wild Rodent Population. PLOS Biology, January 2017 DOI: 10.1371/journal.pbio.1002592

文/ Alan Chiu 、審核/ Edward Ho

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