【BOB博鱼】野花如何用多样性对抗气候变迁 基因研究说分明

本文摘要：19世纪的达尔文理论到21世纪的基因图谱，或许还有一块遗失的积木尚待创建。

19世纪的达尔文理论到21世纪的基因图谱，或许还有一块遗失的积木尚待创建。藉由一份野花的生物多样性研究，科学家如今坚信，他们已掌控了自然选择和遗传变异之间的关键联结。

1859年达尔文首次明确提出演化论时，他主张是自然选择让物种随着时间的流逝适应环境其环境。他坚信，有助存活的性状传送给后代，后者不会将这些性状传送给更好的后代，最后构成我们今日所见的生物多样性。这个理论只有一个问题，就是达尔文只不过并不理解自然选择是如何运作的。

科学家们花费数十年的时间才发展出有遗传学，以及性状如何传送给下一代的概念——即华生和克里克1953年找到DNA双螺旋。威廉与玛丽学院生物学助理教授普泽（Josh Puzey）。图片来源：Josh Puzey对于威廉与玛丽学院生物学助理教授普泽（Josh Puzey）而言，从达尔文理论到绘制基因组图谱之间仍缺乏一块积木。

普泽想说明，为什么物种内不存在诸多变异。如果自然选择的力量和达尔文推断的一样强劲，为什么物种内的个体不是长得几乎一样且全都适应环境？「一个非常简单但有可能略为天知道希望应当是个体之间没变异，因为自然选择将物种推上了单一的最佳状态，」普泽说道。「所以问题是：面临自然选择，遗传变异如何一直不存在？」他与研究伙伴公开发表在《科学》期刊上的论文《选择性权衡维系植物简单性状变异背后的等位基因》（Selective trade-offs maintain alleles underpinning complex trait variation in plants），找到了自然选择和遗传变异之间的关键联结。

普泽说道，这是第一个将表型（外观性状）和适存度（交配和留给后代的能力）与基因型（展现出个体性状的DNA编码）串联一起的研究。要理解表型和基因型之间的差异，能用红鹳为事例。红鹳在不吃某种虾时会变为粉红色。不吃虾转变了红鹳的表型——颜色，但没直接影响其基因型。

表型可以因环境变化很快转变。基因型变化则不会利用基因传送给下一代。「我们思维进化和自然选择，因为总是企图找寻更加适合的表型，看山上成千上万的野花，如果早已经历代代相传进化，你不会指出他们都有完全相同的表型。但并非如此，所以我们展开了一种暴力破解法解决问题这个问题。

」普泽说道。普泽与他所属的研究团队收集并分析了生长在奥勒冈州铁山地区，共187株有所不同的野生沟酸浆（Mimulus guttatus）种子。野生的沟酸浆（Mimulus guttatus）。图片来源：Josh Puzey研究人员利用这些种子为每株个体的基因组定序。

接着他们回到奥勒冈州，在最初收集到这些花上的山上种雪耻序后的种子。该团队花上两年的时间监测每株幼苗的生长，测量它们在整个过程中的适存度。如果花朵超过生殖成熟期状态，则记录下每株产生的种子数量跟开花状况。「我们利用这些个体将基因型与表型连一起。

随着花朵生长，我们告诉底层基因再次发生了什么事，以及基因与表型的关系。这是本研究的突破之处。」普泽说道。

该团队辨识出有基因组中掌控开花时间和花朵大小的特定区域。他们找到同一区域掌控着这两种性状。晚进的花朵比早进的花朵大。野花。

图片来源：Marina LaForgia/UC Davis普泽说明，研究人员找到，表型性状与基因型有物质上的关联。非常简单地说道，花朵随着时间推移进化，以保持花朵大小的遗传变异，因为这可协助它们存活。自然选择注目最合适原生环境的表型，但如果该环境总是在变动，那么自然选择有可能早已起了保持遗传变异的起到，以便适应环境任何环境变化。

「我们找到适存度各不相同个体在这一年中所生长的环境，」普泽说道。有一年，随着积雪融化，水源供应期较短。

一段时间的湿季之后，夏季很快开始。在这些条件下，花朵较小且开花较慢的沟酸浆更加有可能发育至性成熟。

第二年，春季降雨持续时间较长，夏季干旱期开始较早，则花朵较小、开花较早的个体较为身体健康。「有时环境有时对小花较不利，有时对大花较不利很热门，各不相同春季时的降雨量。因此若要问面临自然选择，遗传变异是如何保持的？我们的答案是，年度间的变异不会偏爱有所不同的遗传构成和表型，容许变异持续不存在。

」普泽说道。由于沟酸浆的遗传构成对每年之间的气候波动适应环境较好，研究人员奇怪，沟酸浆的遗传变异否不利于适应环境气候变迁。他们指出答案是认同的。

因为在铁山地区，气候波动幅度相当大，因此沟酸浆族群内的遗传多样性应当需要适应环境长年的气候变迁。但普泽特别强调，沟酸浆能适应环境气候变迁，不代表对其他的铁山野生生物来说也是如此。开花时间和花朵大小的变化对蜜蜂等传粉昆虫有直接影响。

捕食模式的任何变化都有可能影响其他野花，并影响该物种在什么时间开花。气候变迁仍有可能使整个生态系统正处于危险性之中。

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