研究揭示了環境變化對遺傳變異隨時間的影響。
在一項新的研究中，亞利桑那州立大學的科學家及其合作者研究了自然隔離的水蚤（一種水蚤）種群的基因變化。這種肉眼幾乎看不見的微小甲殼類動物在淡水生態系統中發揮著至關重要的作用，並為自然選擇和演化提供了寶貴的見解。
他們的研究結果是基於十年的研究，最近發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)雜誌上。研究團隊利用先進的基因組技術分析了近 1000 隻水蚤的樣本。
他們發現，自然選擇對個體基因的強度每年都有很大差異，保持變異，並透過為自然選擇提供原料來潛在地增強適應未來不斷變化的環境條件的能力。
在看似穩定的環境中，隨著時間的推移，特定染色體區域中被稱為等位基因的基因變異的頻率會出現顯著波動，即使選擇的整體強度多年來平均保持在零附近。這表明這種遺傳變異使族群能夠保持對環境變化的適應能力。
「這項研究首次讓我們了解到即使在看似恆定的環境中也會發生的基因頻率的時間變化，這是一種分佈在整個基因組中的遺傳變異的持續攪動，」該研究的領導者邁克爾林奇（Michael Lynch）說。
林奇是演化機制生物設計中心主任，也是亞利桑那州立大學生命科學學院教授。這項研究的其他研究人員包括來自亞利桑那州立大學、華中師範大學和聖母大學的同事。
選擇的力量
水蚤是浮游動物的一種，幾個世紀以來一直讓生 西班牙 電話號碼庫 物學家著迷，因為它們在水生生態系統中發揮著至關重要的作用，並且具有適應環境壓力的能力。除了對多代遺傳研究的價值外，水蚤還被廣泛用於淡水毒性測試的模式生物，因為它們具有快速的無性繁殖週期並且對各種環境污染物敏感。
這些微小的生物是魚類的重要食物來源，有助於控制藻類的生長。它們快速適應環境變化的能力可以為其他物種（包括對人類食物供應重要的物種）如何應對污染、氣候變遷和其他人類造成的壓力提供線索。
大多數對水蚤基因組進行檢查的位點都顯示出在研究期間經歷了不斷變化的選擇壓力。平均而言，這些壓力往往會相互平衡，從而產生很小的整體影響，這意味著隨著時間的推移，沒有單一的選擇方向始終佔據主導地位。相反，特定性狀的遺傳優勢或劣勢從一個時期到下一個時期都會改變。
這些發現挑戰了傳統觀念，即測量遺傳多樣性（群體中不同性狀的範圍）和遺傳差異（群體之間的差異）可以輕鬆顯示自然選擇如何持續運作。相反，自然選擇的運作方式似乎比之前想像的更加微妙和複雜。
重新思考遺傳變異
該研究透過精確定位基因組內選擇壓力發 如何交易銹皮？ 生的時間和地點，開啟了新天地。除了已知受自然選擇強烈影響的性狀外，關於自然群體中等位基因頻率如何隨時間變化的信息很少。
對來自水蚤群體的近1,000 個遺傳樣本進行的多年全基因組分析表明，大多數遺傳位點經歷了不同的選擇，平均效應接近於零，表明不同時間的選擇壓力幾乎沒有一致，並且選擇分佈在許多基因組中地區。
這些發現挑戰了人們對遺傳多樣性和趨異性作為隨機遺傳漂變和選擇強度指標的常見理解。
變異與生存
觀察到的不同基因位點的選擇模式提 奢侈的交易 供了維持遺傳多樣性的機制，這對於快速適應至關重要。研究還表明，染色體上彼此靠近的基因往往以協調的方式進化。這種連結使得有益的基因變異組合能夠一起遺傳，從而有可能加速適應過程。
這種效應有助於解釋物種的適應速度有時比科學家通常預期的要快。另一方面，同樣的現象可能會導致有害等位基因被相關的有益等位基因掃到更高的頻率，從而在某些情況下降低選擇的整體效率。
研究表明，進化比以前想像的更加動態和複雜。環境對基因的影響經常發生變化，可能有助於物種維持適應未來條件所需的遺傳多樣性。這種新的認識可能會促使科學家重新思考他們如何研究野外演化。
雖然這項研究的重點是水蚤，但這些發現可能有助於了解其他物種如何應對快速的環境變化，包括由人類活動驅動的環境變化，例如污染和氣候變遷。評估較穩定環境中等位基因頻率的穩定性是重要的初步步驟。此類研究至關重要，因為僅實驗室實驗無法複製環境影響對野生族群的複雜性。
此外，了解水蚤如何進化可能有助於了解整個生態系統的復原力。這些知識可以幫助研究人員預測並潛在地減輕環境變化對生物多樣性和食物網的影響。
當世界正在努力應對日益嚴重的環境危機時，此類研究為了解自然的復原力和適應能力提供了重要的見解。透過繼續研究這些微小生物，科學家希望更了解演化的基本機制，並將這些經驗應用於更廣泛的生態和保育工作。