盛通彩票平台|盛通彩票官网:超级适应着者——城市中的蜥蜴进化出耐热性

盛通彩票平台|盛通彩票官网

  根据华盛顿大学圣路易斯分校和加州大学洛杉矶分校的最新研究,波多黎各的城市蜥蜴在面对布满金属栅栏、混凝土墙和沥青路面的沙砾景观时,比它们在森林里的同类迅速且反复地进化出更好的耐热性。

  深入研究动物如何适应城市环境的研究仍然相对较少。但是蜥蜴正在成为城市进化研究的一个模型系统。

  “城市蜥蜴暴露在更高的温度下,这与城市热岛效应是一致的,”生物学家克里斯汀温切尔说。“我们发现,在所有种群中,它们都能在平均高出0.82摄氏度的温度下维持正常功能。”

  在这项研究的一个种群中,城市蜥蜴能够在40摄氏度以上的温度下活动,对于一个只有5厘米长(不包括尾巴)的小动物来说,这已经是很大不容易了。

  温切尔说:“更好的耐热性可以让城市栖息地变得大不一样。”“无论是能够在一天中较长时间保持活跃,还是能够占据达到更高温度的栖息地,都能扩大它们的生态位空间。”

  这种适应性热反应更有趣,因为只有那些在城市里长大的蜥蜴似乎能够利用它——这是自然选择有利于“可塑性”特征的一个例子。这项研究发表在3月9日的《自然生态与进化》杂志上。

  在之前的研究中,温切尔证明了城市蜥蜴已经进化出了更长的四肢和更大的脚趾甲。这两种特性都使它们能更有效、更迅速地穿越城市栖息地,爬上光滑、油漆过的墙壁。

  与这些适应性相比,耐热性是一个相对复杂的性状。它影响多个身体系统,可能涉及数百个基因。像这些蜥蜴这样的冷血动物也可以选择通过行为来调节温度,例如,在阳光下穿梭,或者改变一天中狩猎或寻找配偶的时间。

  加州大学洛杉矶分校的助理教授坎贝尔-斯塔顿,是研究热适应基因组方面的专家。他说:“这个故事的一个重要部分是,城市热岛的选择目标是可塑性,即个人对环境做出适应性反应的能力。”“反应快的人——也就是那些在城市里长大后能更耐热的人——受到自然选择的青睐。主要的区别在于,只有当一个人出生并成长在城市环境中时,这种适应才会出现。

  例如,当温切尔先前的研究表明长肢蜥蜴在城市里表现更好时,那些个体无论在哪里长大都会有更长的四肢。

  坎贝尔-斯塔顿说:“相反,森林栖息地的耐热性差异是隐藏的,只有当合适的基因暴露在温暖的温度下才会显现出来。”“这有点像一个隐藏的超级大国,只有在正确的环境中才会出现。我们只是刚刚开始了解自然选择是如何作用于这种类型的性状来影响进化过程的。”

  能够在任何时间、任何地点承受更多的热量,这可能会改变长脚蜥蜴的生存环境。长脚蜥蜴是波多黎各10种蜥蜴中数量最多、最常见的城市物种。

  温切尔和她的团队研究了岛上四个自治市的150只蜥蜴,其中包括首都圣胡安。每一个地点都是一个配对地点的一部分:一个在城市里的蜥蜴采集区,另一个在附近的森林里。研究人员还将一些蜥蜴带回了波士顿马萨诸塞大学的实验室,当时温切尔还是那里的一名研究生。

  科学家们依据的是一项已确立的蜥蜴研究协议,该协议测试了蜥蜴的热耐受性,以此衡量蜥蜴被轻轻放在背上后自我调整的能力。研究人员一点点地升高温度,直到蜥蜴花了很长时间才恢复正常,试验才宣告结束。在测试之后,一个冷水浴帮助蜥蜴舒适地回到正常的温度。

  另外,研究人员还从暴露在寒冷、环境和温暖温度下的蜥蜴身上提取了组织样本。基因测试显示,在不同温度下,城市和森林蜥蜴组织中基因表达的模式不同。

  更有趣的是,研究人员发现了一个在城市和森林种群之间一直存在差异的单一基因变体——一个与热耐受性差异相关的基因变体。研究人员认为,这表明自然选择是为了在需要的时候能够对更高的温度作出反应,他们称之为“高可塑性基因型”。

  坎贝尔-斯塔顿说:“这项研究让我感到特别兴奋的一点是,我们能够同时在生物组织的几个不同层次上解决进化的可重复性问题。”

  “从整个生物体水平开始,我们清楚地看到,城市蜥蜴能够在比森林蜥蜴高得多的温度下维持机能。

  他说:“然后,当我们观察所有差异表达的基因时,我们发现这些大组基因的变化也具有相当高的可重复性。”“但如果你进一步放大,我们不仅发现了一个基因,而且还发现了一个似乎是单一多态性的基因,在这些城市热岛中也在反复进行选择,这很有趣。”

  通过研究动物如何适应不同的栖息地,比如城市生活,研究人员有一个独特的机会来研究那些依赖环境但受动物基因组成影响的特征。

  这种动力是温切尔说她偏爱cristatellus(一种植物)的部分原因,这种植物不仅在波多黎各的城市地区大量存在,而且在美国南部和加勒比海其他地方它们的原产地之外。他们正在开发森林环境中不存在的新生态位空间。但它们并不依赖人类。如果人类离开了,他们仍然可以生活得很好。”

盛通彩票平台|盛通彩票官网