象牙偷猎导致雌性大象进化为无象牙大象

由:乔安娜·汤普森|
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在莫桑比克的戈龙戈萨国家公园,母象iJunia正冲向一辆汽车,她的两只幼象紧随其后。ElephantVoices

它们有着长长的鼻子,扇形的耳朵和突出的象牙大象是地球上最具标志性的动物之一。但对于某些大象种群来说,这些标志性的象牙已经变得越来越稀缺。

在一个这项新研究于2021年10月21日发表在《科学》杂志上,研究人员分析了一个前所未有的大象进化实例。在短短15年的时间里,出生时没有象牙的大象数量戈龙戈萨国家公园莫桑比克翻了一倍多。这是不寻常的,因为象牙对大象来说通常是有利的:这种大型动物用象牙做任何事情对剥树皮的防御.更奇怪的是,几乎所有出生的无象牙大象都是雌性。

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“这是无牙的奥秘之一,”他说布莱恩•阿诺德普林斯顿大学的生物医学数据科学家,该研究的联合主要作者,“为什么它主要存在于女性中?”

答案,根据研究这可能是一种罕见的基因遗传模式,与一种明显不自然的基因形态结合在一起自然选择

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选择性压力和内战

当英国生物学家赫伯特·斯宾塞他创造了“适者生存”这个词,并不是在谈论哪种动物会在俯卧撑比赛中获胜(尽管很明显,这是一种动物西部壁虎).在达尔文进化论中,”健身指的是生物体的一组特定特18新利最新登入征在特定环境中生存和繁荣的程度。这意味着,健康状况会发生变化,这取决于大量的环境因素。

从干旱到空气质量再到树叶颜色,一切都能影响生物体的适应性——这就是所谓的选择压力的主要驱动因素之一进化.在戈龙戈萨大象的案例中,选择性压力以战争的形式出现。

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1977年到1992年间,莫桑比克陷入了残酷的内战.冲突夺去了许多人的生命在60万到100万之间仅仅15年的平民生活。人类并不是唯一的受害者;环境代价也非常高。

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莫桑比克内战期间对象牙的大量偷猎是一种选择性压力,导致雌性大象迅速进化。
苏雷什Karadia / S。次

一个2018发表在《自然》杂志上的研究在戈龙戈萨国家公园——一个1500平方英里(3885平方公里)的保护区,位于莫桑比克的非洲大裂谷——也有多达90%的大型哺乳动物在这段时间被杀死。尤其是大象偷猎者最喜欢的目标他们可以把象牙卖到一大笔钱,然后用这笔钱买更多的弹药。

阿诺德说,在这段时间里,有象牙的大象被杀的可能性是没有象牙的大象的近五倍。虽然在正常情况下拥有象牙是一个巨大的优势,但“在某些情况下,象牙是一种负担,”阿诺德说。“在莫桑比克内战期间,他们尤其是个累赘。”

幸运的是,自1994年以来,戈龙戈萨的大象数量一直在下降强劲复苏而无牙动物的数量也在减少。

激烈的偷猎解释了为什么无象牙突然成为一种优势。但这仍然留下了另一个谜:那些没有长牙的公象在哪里?

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在戈龙戈萨的I科中,超过一半的雌性(如图所示)没有长牙或只有一根长牙。
ElephantVoices

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杀手x连锁基因

回想一下新生生物学。你可能还记得庞尼特广场来解决实际的日常问题,比如豌豆荚是绿色还是黄色的几率。这是显性遗传和隐性遗传的一个经典例子,也被称为孟德尔遗传.如果存在,该性状的“显性”版本总是优于“隐性”版本——这就是为什么绿豌豆的数量是黄豌豆的三倍。

你可能还记得,在新生生物学中,至少在哺乳动物中,两条染色体经常)决定性别的是X染色体和Y染色体。一对X代表女性,而X和Y代表男性。当一个性状位于X染色体上时,它被称为X染色体x染色体基因

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以戈龙戈萨的大象为例,研究人员注意到一种奇特的遗传模式正在展开。雌性大象的无象牙特征看起来像一个简单的x连锁主导18新利最新登入模式。但是没有长牙的雄性基本上不存在。

阿诺德说:“这表明,这种特征在很大程度上是由一种简单的遗传模式控制的,这种遗传模式涉及x连锁的显性雄性致命突变。”换句话说,遗传了无象牙的特征,雄性大象在子宫里就会死亡。x连锁显性雄性致命突变在自然界中很罕见,主要是因为如果它们广泛传播,就会导致种群数量下降。18新利最新登入然而,一些例子包括short-faced突变在小鼠和Rett综合症在人类身上。

阿诺德和他的同事们回答了这个问题18新利最新登入为什么没有长牙,但他们还没有完全结束。回答…的问题在哪里在美国,他们需要深入研究大象的遗传密码。

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Matriach iJunia(左)和她年幼的长牙儿子以及她成年的没有长牙的女儿伊莎贝拉站在一起。
ElephantVoices

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寻找无牙基因

很难从野生大象身上提取血液样本。幸运的是,研究人员并不是唯一研究戈龙戈萨大象种群的科学家。来自普林斯顿大学的另一组生态学家正在进行跟踪研究,他们从直升机上给大象麻醉后,给它们戴上了GPS项圈。“我们善意地问他们:‘当你给大象麻醉时,你会瞄准雌性大象吗?’”阿诺德说,“他们说,‘当然可以。’”

研究小组收集了一些有象牙和无象牙的雌性大象的血液样本,开始对基因组进行测序。他们发现了一些基因,表明种群中有很强的选择压力。但是当他们把注意力集中在X染色体上时,他们只找到了两条。阿诺德说:“其中一种基因已知与哺乳动物的牙齿发育有关。”

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阿诺德说,虽然这本身并不能确定它是无牙动物的原因,但它是一个“诱人的”候选者。最终,还需要进一步的调查来完全解开这个厚皮动物之谜。研究人员认为,这样的工作可能即将到来。

阿诺德说:“我们希望这项研究能引发一场关于无牙之谜的讨论。”

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