據外媒報道，氣候變化正在加劇諸如棲息地喪失和溫度波動等問題，這些問題已經將許多動物物種推向了滅絕的邊緣。但是，科學家能否預測哪些動物將能夠適應和生存？麥吉爾大學的研究人員利用基因組測序顯示，三刺魚等一些魚類能夠非常迅速地適應極端的季節性變化。他們的發現可以幫助科學家預測這些種群的進化前景。
作為進化生態學家的一個熱門研究對象，刺魚以其不同的形狀、大小和行為而聞名–它們甚至可以在海水和淡水中生活，並在廣泛的溫度範圍內生活。但是，是什麼讓這個物種如此有彈性？
確定適應性的遺傳基礎，例如，適應淡水或應對氣候變化，可能是一個挑戰。“達爾文的自然選擇進化思想的現代版本認為，具有有利於生存和繁殖的基因的生物體將傾向於比它們的同伴留下更多的後代，導致這些基因的頻率世代增加。因此，隨着時間的推移，種群變得適應或更適合它們的環境，”研究主要作者Alan Garcia-Elfring說，他是麥吉爾大學加拿大生物多樣性科學研究主席Rowan Barrett指導下的博士生。
“然而，這一過程通常是回顧性的研究，在過去很長時間內適應其當前環境的種群中。”他補充說：“這可能使我們難以理解事件的順序–例如，哪些特徵是最重要的，什麼時候–導致了它們的適應。”
實時的自然選擇
為了研究自然選擇的作用，研究人員利用基因組測序，在環境發生季節性變化之前和之後，跟蹤了六種三刺魚的種群。在加州沿海不同河口發現的棒魚為實時研究自然選擇提供了一個難得的機會。由濕潤的冬天和乾燥的夏天驅動的季節性變化導致棲息地結構和鹽水與淡水的平衡發生急劇變化，只有那些能夠容忍這些快速變化的魚才能存活到下一個季節。
由於在乾燥的夏季形成沙洲，河口定期與海洋隔離。Barrett教授說：“這些變化可能類似於刺魚種群在一萬年前冰川消退後從海洋移居到許多新創建的淡水湖時經歷的棲息地變化。我們希望能夠深入了解在過去很長一段時間內可能由自然選擇導致的遺傳變化。”
值得注意的是，研究人員發現了由棲息地的季節性變化驅動的遺傳變化的證據，這反映了在長期建立的淡水和鹹水種群之間發現的差異。Alan Garcia-Elfring說：“這些遺傳變化發生在一個季節的獨立種群中，強調了自然選擇的影響可以被很快發現。”
他表示：“這些發現很重要，因為它們表明我們可能能夠利用過去演變的遺傳差異，作為預測種群在未來如何適應環境壓力（如氣候變化）的一種方式。”
這項研究強調了在動態環境中研究物種的重要性，比如在有水壩的河口，以更好地了解自然選擇如何運作。在進一步的研究中，他們計劃通過測試所觀察到的遺傳變化是否年復一年地出現，來調查其可重複性。這樣做將證明他們有能力可靠地預測這些種群的進化前景。