数量惊人的旅鸽灭绝:人类捕杀、低遗传多样性
  • 任天
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  • 2018年02月12日 08:27
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在19世纪的北美大陆,旅鸽(学名:Ectopistes migratorius)的数量如此惊人,以至于猎人们会开展比赛,看谁射落的旅鸽最多。大约一百多年前,最后一只旅鸽在动物园中死去。

这一切究竟是怎么发生的?

数量惊人的旅鸽灭绝:人类捕杀、低遗传多样性
这张插画描绘了欧洲人射杀大群旅鸽的场景。插画作者史密斯·本尼特(Smith Bennett)

物种为什么会灭绝?这是许多前沿研究者都还无法解答的问题。对一个物种灭绝的过程了解越多,能使我们对这一问题有更清晰的认识。旅鸽是最著名的灭绝物种之一,许多科学家都对其进行了深入的研究。

旅鸽一度在北美洲拥有庞大的数量,曾有人观察到一连好几天都遮天蔽日的旅鸽群。数量最多时,这一物种可能有大约50亿只个体,略微保守一点的估计是30亿只。

然而,在很短时间内,旅鸽就彻底销声匿迹。

汤姆·吉尔伯特(Tom Gilbert)是丹麦哥本哈根大学的地理遗传学教授,同时在挪威科技大学兼职副教授。他说:“考虑到庞大的种群规模,这一物种消失得如此之快实在太不可思议了。”

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旅鸽曾经是北美大陆数量最多的鸟类。插画作者K。 Hayashi

人类的角色

旅鸽的故事耐人寻味,部分是因为它能告诉我们物种如何一步步走向灭绝。

北美洲原住民虽说也会以旅鸽为食,但至少在旅鸽分布范围内的部分地区,人们已经学会了可持续地捕杀,并不会给旅鸽带来灭绝威胁。

在北美洲的一些地方,人们只在夜间捕捉年幼的旅鸽来吃,因为这样不会吓跑成鸟,或使成鸟不再回巢。

然而,从大约1500年开始,欧洲人陆续来到北美洲大陆,此后人类对旅鸽的捕杀不断加剧,并在19世纪初达到了顶点,最终导致这一物种的崩溃和灭绝。

那么,欧洲人是否真的就是这场悲剧的罪魁祸首?

已经走向衰亡?

2014年,发表在学术期刊《美国科学院院刊》(PNAS)上的一篇论文指出,人类只是压倒骆驼的最后一根稻草,当时的旅鸽种群已经十分脆弱,已经在走向衰亡。

研究人员指出,尽管旅鸽数量庞大,但早已深陷危机。和旅鼠类似,旅鸽的数量也会发生巨大的变动,只不过是在更长的时间范围内。

当欧洲人到达北美洲时,旅鸽数量已经大幅下降。这种下降趋势早在欧洲人到来之前就开始了,或许欧洲人还为旅鸽数量的一次短期增长做了贡献。

研究者利用PSMC方法(递次式对偶溯祖方法)对旅鸽的遗传变动进行了分析,为上述观点提供了支持。

现在,我们简要介绍一下这种方法。

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1914年,最后一只旅鸽“玛莎”(Martha)在辛辛那提动物园死去

从一到多

动物个体的所有基因被称为基因组。你有一个基因组,你的朋友、亲戚也都有各自的基因组,你养的猫、狗也都有基因组。基因组再往细分,可以分成染色体、基因和碱基对,但你只有一个基因组。

因此,你的所有染色体和基因都可以在这个基因组中找到,但与此同时,这个基因组对你而言(而且仅对你而言)是独一无二的。除非,你有一个基因完全相同的双胞胎,或者是像白蚁或其他种群个体大部分是克隆体的物种。

问题的关键就在于:PSMC方法能利用某一物种的某一个体基因中的信息,绘制出该物种的历史图景。

因此,我们可以看到物种如何在许多世代中发展、变化,并估算任意时间该物种有多少个体存在,所有这一切都是基于一个基因组。

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路易斯·阿加西斯·富尔特斯(Louis Agassiz Fuertes)描绘的旅鸽

人类责任减轻?

利用PSMC方法,研究人员发现,旅鸽的数量在欧洲人到来之前就已经大幅下降。虽然不一定会最终灭绝,但当时可能已经只剩下几十万只旅鸽。

人类只是导致旅鸽灭绝的最后一个因素。打个比方,人类可能确实把旅鸽推下了悬崖,但它们其实已经走到了坠落的边缘。因此,根据《PNAS》上的那篇论文,需要为这场悲剧负责的不仅仅是欧洲人。

只根据一只或几只个体的信息就能获得如此决定性的论断,这听起来似乎有点太轻易了。我们还可以看看在2017年11月17日发表在《科学》(Science)期刊上的一篇论文。

PSMC并不适用于旅鸽

《科学》上的这篇论文提出了完全不同的观点,认为PSMC方法并不能用在旅鸽身上。知名分子生物学家贝思·夏皮罗(Beth Shapiro)是这篇文章的主要作者,汤姆·吉尔伯特也是该文章的贡献者之一。

PSMC方法基于这样一个假设,即遗传变异在组成基因组的染色体上是相对平均出现的。也就是说,在染色体末端和中部出现遗传变异的机会差不多是一样的。

但是,在旅鸽身上并非如此。吉尔伯特说:“旅鸽并没有我们所期待的变异模式,因为在这一物种的历史中,对某些看起来十分重要的基因有很强的选择性。因此,PSMC在此并不适用。”

旅鸽的大部分遗传多样性出现在染色体的末端。由于对基因的选择,不同世代的染色体中部几乎没有变化。

这一结果听起来似乎不算什么突破,但如果你试图根据单一个体的基因组来了解物种历史的话,就会产生截然不同的结果。你

必须考虑遗传变异会在染色体的特定部位更多出现,而不是平均分布,这使得PSMC方法无法适用于旅鸽,科学家必须采用其他方法。

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旅鸽主要以橡子为食,但大片的橡树森林也已经消失了 

另一种方法

《科学》一文的研究者并未采用PSMC方法,而是利用来自41只旅鸽的线粒体DNA作为研究起点。

DNA并不是生物体唯一继承自父母的东西。线粒体DNA是一种独特的遗产,存在于一类特殊的细胞器——线粒体中。

一般的DNA结合了父方和母方的遗传特征,而线粒体DNA只来自母方。线粒体DNA也会发生突变,并且与时间的推移相对一致。

就了解一个物种如何随时间变化而言,这是一个完全不同的出发点,其结果可能与使用PSMC方法产生的结果大不相同。

遗传多样性

《科学》上的新研究有几个值得注意的地方。该研究指出了旅鸽的遗传多样性,也对该物种的灭绝进行了完全不同的解释。

此前科学家认为,一个物种的种群越大,其遗传多样性就会越高,但新研究的结果表明,这一理论对旅鸽而言却是错的。

这篇论文指出,庞大的种群规模似乎能使旅鸽适应并演化得更快,从而去除有害的突变。对于个体数量较少的物种,偶然因素可能使一个不太有益的突变保留下去,但对于数量更大的物种,偶然因素的作用要小很多。

“能在演化上提供重要好处的突变会迅速传播。”吉尔伯特说道。

如果有益突变太快地占据优势,就会导致其他遗传变异的消失。这反过来导致了旅鸽的遗传多样性惊人得低——相比它们庞大的个体数量。或许这就是导致它们面对变化时更加脆弱的原因。

不过,这并不是旅鸽灭绝的主要原因。

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一只旅鸽的骨架

用吉尔伯特的话来说,旅鸽的灭绝就是因为人类。在欧洲人来到北美之前,旅鸽并没有陷入危机。没有证据表明它们正在灭绝的边缘挣扎。

事实上,这也没什么值得大惊小怪的。19世纪时,旅鸽的数量之多,以至于某一特定时期内,射杀旅鸽成为了一个竞赛项目。曾有人在一场比赛中就射杀了3万只旅鸽。

可以这么说,旅鸽的故事让我们认识到,即使是繁殖能力超强的物种,也可能因为人类而遭遇灭绝。

其他动物的教训

洛矶山黑蝗(学名:Melanoplus spretus)是一种已经灭绝的大型蝗虫,曾经分布于美国西部。在数十年间,这种昆虫的数量从几万亿减少为零,很可能是因为农民摧毁了它们的繁殖场所。

在挪威和整个北大西洋地区,大海雀(学名:Pinguinus impennis)在人类的大规模捕杀之后灭绝。

大量的旅鸽曾被作为人类的食物吃掉,它们还因为威胁农作物而被大规模捕杀。随着欧洲人迁移到北美洲,旅鸽赖以生存的大片森林不断减少并消失。这种鸽形目鸟类主要以橡子为食。

在旅鸽正在走向灭绝的1896年,曾在一天之内就有25万只旅鸽——最后一个大群——被射杀。同样是这一年,人类在野外观察到的最后一只旅鸽在路易斯安那州被射杀。

旅鸽很可能依赖于庞大的鸟群规模来进行繁殖,当少数个体零散分布时,它们的本能或许就无法发挥正常功能。

1914年,最后一只旅鸽“玛莎”(Martha)在辛辛那提动物园去世,它的尸体被送往史密森尼学会制成标本,并保存至今。


文章出处:新浪科技

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