加州日益减少的水资源和城市扩张使一群你可能从未听说过的居民处于无家可归的边缘。无甲三刺鱼,高度适应在加州通常寿命短、不可预测的水道中茁壮成长,长期以来一直被科学家视为研究进化的模式物种,也是自然资源保护主义者最关心的问题。
自1970年以来,它一直在濒危物种名单上,目前仍处于危险之中。
现在,加州大学洛杉矶分校领导的一项对鱼类基因组测序的努力已经在南加州确定了遗传上不同的种群,这可以指导拯救亚种的措施,比如使用根据遗传背景选择的鱼类来重新繁殖它们曾经生活过的洛杉矶盆地的水道。
这项研究确定,沿海和上游种群的差异足够大——上游种群要小得多,消失的危险更大——值得采取干预措施,保护它们的遗传独特性。这项研究发表在《分子生态学》杂志上,是与美国鱼类和野生动物管理局以及美国地质调查局合作进行的。
“低盘棘鱼在沿海泻湖生活得很好,但无甲棘鱼在其他地方生活得不好,”生态学和进化生物学教授、合著者大卫·雅各布斯说。“它们在圣克拉拉河上游非常接近完全灭绝,科学家们首次发现并描述了它们的位置。在野外重建更多代表我们在南加州拥有的遗传谱系的种群,是我们如何确保我们遗传上独特的刺鱼持续存在的方法。”
科学家们已经研究了几十年的刺鱼,但保护该物种的努力一直很复杂,部分原因是缺乏关于南加州无甲刺鱼和有甲刺鱼之间遗传关系的信息。研究发现,迄今为止,许多保护工作都是由它们的形态——即它们的形状和外观——而不是它们的基因来指导的,而且只有最低限度的效果。
“我们的研究是第一个证明南加州无甲棘鱼种群在基因上是独特的,迫切需要更好的保护。”第一作者雷切尔·图尔巴说,她是该研究的博士生。
“现有的保护措施已经为我们服务了几十年,当时没有遗传数据,即使是现在,在很大程度上,它们也帮助引导了我们对圣克拉拉上游最濒危人口的关注,但有了这些新的和未来的基因组数据,我们可以做得更好,”现在是加州大学洛杉矶分校学院生命科学部讲师的特尔巴说。
三刺鱼通常长约2英寸,有三种类型:有甲、低甲和无甲。这种带甲的品种有骨板,可以保护它不受掠食性鱼类的伤害。不带甲的亚种,针孔海胆(Gasterosteus aculeatus williamsoni),原产于加州,比有甲的同类更稀有。由于河流河道化、城市发展、干旱和野火,这种动物濒临灭绝。
利用从沿海泻湖、河流和小溪中捕获的刺鱼的DNA样本,从加州马林县到墨西哥,科学家们确定南加州的刺鱼分为两个广泛的遗传群体。
其中一个群体生活在外海岸的溪流和海岸泻湖中,从圣巴巴拉的Point concept北面一直向南到墨西哥。另一组生活在大约从圣巴巴拉到圣地亚哥的一些剩余的溪流和河流中,经常占据远离海岸的上游栖息地——例如,圣克拉利塔东部,甚至在圣贝纳迪诺山脉。但是,这个“上游”群体是曾经更广泛分布的遗迹,而且高度濒危。
科学家们认为,一些刺鱼失去了盔甲,因为它们开始生活在更干燥的栖息地,捕食刺鱼的大型鱼类越来越少。由于不需要长骨板,这种无甲亚种比其他刺鱼成熟得更快,可以利用短命的水道繁殖和分散。这些适应性帮助它们在南加州多变的降雨和水流中生存下来。
尽管大多数鱼会在溪流干涸时死亡,但仍有足够的鱼能在浅水池中存活到下一次降雨到来。随着时间的推移,随着海水的增加,杂交的机会逐渐减少,沿海种群的基因组与南加州溪流中的种群发生了分化。
如今,这种顽强的小鱼生存了数千年的不稳定的南加州环境变得更加脆弱,它们的许多栖息地被耗尽或破坏。但雅各布斯说,在洛杉矶盆地有低流量的溪流和其他地方,如果进行某些改造,如果外来物种远离,这些鱼就可以生存。
雅各布斯说:“人们热衷于恢复鳟鱼,这是绝对应该做的。”“但恢复无甲刺鱼种群可能要容易得多,这是实现这一目标的良好第一步,因为所需的自由流水量更少。”
恢复鱼类也需要保护它们的栖息地。
图尔巴说:“栖息地的维护本身和野生化一样重要。”“这些物种要如何生存?”南加州的淡水动物正处于危险之中,它们的消失对我们来说也很可能是坏消息。”
注:本文由院校官方新闻直译,仅供参考,不代表指南者留学态度观点。