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百年前滅絕袋狼基因排序完成 或能將之重現人間

2017/12/12 — 15:59

袋狼

袋狼

澳洲獨有的肉食性有袋動物袋狼 (Thylacinus cynocephalus) ,曾經遍佈新畿內亞到塔斯曼尼亞一帶。然而,在 1936 年 9 月 7 日,最後一隻已知的袋狼於澳洲霍巴特動物園因管理員失職,令其曝曬致死後,再無人確實見過袋狼踪跡而被宣告滅絕。最新刊於《自然 — 生態與演化》的報告,則首次將袋狼細胞核基因組排序,了解其滅絕原因,以及該物種與遠親狗類的關係。

很多學者歸咎於人類活動,令又稱「塔斯曼尼亞老虎」的袋狼走向滅絕之路:早在人類還狩獵的石器時代,袋狼的數目已在澳洲本土大幅減少,而約在五千前隨人類移居的澳洲野狗 (Canis lupus dingo) ,令其進一步減少,僅在塔斯曼尼亞島上殘存。十九世紀,袋狼成為澳洲野狗的代罪羔羊,被歐洲殖民視為「殺羊魔」,當地政府更以 1 英鎊獎勵每一個殺死的袋狼頭;到 1909 年獎勵計劃結束時,袋狼已在野外滅絕,只有數個動物園圈養個別袋狼。

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此前,遺傳學家已經從史密森尼學會 (Smithsonian Institution) 於華盛頓儲存的小袋狼樣本,拿取毛髮抽出當中只有母系遺傳的、較短的線粒體基因組並將之排序。而最新由墨爾本大學遺傳學家 Andrew Pask 領導的研究,則成功從 1909 年收集、還在母親育幼袋的一個月大袋狼身上,取得較長的細胞核基因組。

被浸在酒精保存的 1909 年小袋狼樣本
Credit: Benjamin Healley/Museums Victoria

被浸在酒精保存的 1909 年小袋狼樣本
Credit: Benjamin Healley/Museums Victoria

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細胞核基因組比線粒體基因組攜帶更多袋狼祖先基因資訊,團隊從中發現到袋狼基因多樣性隨時代急劇下降,更顯示在人類到達澳洲大陸之前,即 7-12 萬年前,袋狼的數量已開始減少。類似的物種下降趨勢都出現於稱為塔斯曼尼亞惡魔的袋獾 (Sarcophilus harrisii) 的基因組上。團隊懷疑當時氣候冷化,令這兩個物種的棲息地減少,在人類到達當地時,整個物種更易受傷害。

另外,雖然袋狼與犬科或狗隻,基因上並不親近,但三者均有極為類的頭骨形狀,顯示袋狼與犬科動物的祖先都因為掠奪性生活模式而作出類似演化。

為了解這種「趨同演化 (Convergent evolution) 」,團隊確定了 81 個袋狼與犬科共有的蛋白質編碼基因,這些基因讓牠們各自有相似的 DNA 變化,包括頭顱骨發展。然而,當中無一個基因演化因為天擇 (natural selection) 出現,故此這些基因不可能影響到兩個譜系的物種演化出類似特徵。相反,研究人員提出,不影響蛋白質序列的  DNA ,才是兩個譜系生物出現相似的長鼻和其他特徵的因由。

有關趨同演化

在演化生物學中,趨同演化是指兩種基因上不具親緣關係的動物,長期生活在相同或相似的生態系統,因應需要而發展出相同功能的器官的現象。

威斯康辛大學演化生物學家 Sean B. Carroll 指,推測合理,因為當不同動物共享的發展路徑被調整時,新的物理特徵就會更易出現。不過要找出袋狼頭骨的這些特定發展路徑和 DNA 調控序列將會非常困難,因為學者需要抽出懷疑的基因,再插入如老鼠或相關的有袋動物等的生物,觀察其效果才能確定。

新南威爾士大學的古生物學家 Michael Archer 認為,袋狼完整基因組排序登場,為實現他長久以來將袋狼重現世上的夢想更邁進一步。他指出,人類的基因組編輯和生殖生物學的投術發展,均為滅絕生物提供重生機會。不過有專家警告,相關基因組研究無法解決物種消失的問題。加州大學演化遺傳學家 Beth Shapiro 稱,袋狼滅絕,某程度上是人類造成,我們要做的是開發技術阻止其他物種滅絕,將已滅絕生物帶回世上萬萬不可。

來源:
Nature, Tasmanian tiger genome offers clues to its extinction, 11 December 2017

報告:
Feigin, C.Y., Newton, A.H., Doronina, L. & et al. (2017). Genome of the Tasmanian tiger provides insights into the evolution and demography of an extinct marsupial carnivore. Nature Ecology & Evolution published online 11 December 2017. doi:10.1038/s41559-017-0417-y

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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