象牙偷猎导致只有雌象进化出没有象牙的样子

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,大象的女家长伊朱尼亚(iJunia)用臂力驱赶一辆车,她的两只小象紧随其后。ElephantVoices

长着它们的长鼻子,扇子似的耳朵和突出的耳朵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少。

在一个新研究发表于2021年10月21日在发表于《科学》(Science)杂志上的一篇文章中,研究人员分析了一个前所未有的大象进化的例子。在短短15年的时间里,出生时没有长牙的大象数量Gorongosa国家公园莫桑比克的人口增长了一倍多。这是不寻常的,因为象牙对大象来说通常是有利的:这种巨大的动物用象牙做任何事情,从防御从树上剥树皮.更奇怪的是,几乎所有出生的无象牙大象都是雌性的。

“这是没有象牙的神秘之处之一,”他说布莱恩•阿诺德他是普林斯顿大学(Princeton University)的生物医学数据科学家,也是这项研究的联合首席作者,“为什么它主要出现在女性身上?”

答案,根据研究可能是一种罕见的基因遗传模式与一种绝对非自然的形式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”这个术语,并不是说哪种动物会在俯卧撑比赛中获胜(尽管很明显,它是西方栅栏蜥蜴).在达尔文进化论中,”健身指的是生物体的特定特征在特定环境中生存和繁荣的程度。这意味着适应能力会随着环境因素的变化而变化。

从干旱到空气质量再到叶子颜色,一切都会影响有机体的健康——这被称为选择压力,这是一个主要的驱动因素进化.在戈龙戈萨象的案例中,选择性压力以战争的形式出现。

1977年到1992年,莫桑比克被囚禁在一个残酷的内战.这场冲突夺去了许多人的生命在60万到100万之间仅仅15年。人类并不是唯一的受害者;环境损失也是毁灭性的。

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在莫桑比克内战期间,大量偷猎象牙是一种选择性的压力,导致雌象迅速进化。
苏雷什Karadia / S。次

一个2018发表在《自然》杂志上的研究戈龙戈萨国家公园是位于东非大裂谷莫桑比克境内的一个1500平方英里(3885平方公里)的保护区,其中90%的大型哺乳动物也在这一时期被杀害。特别是大象是偷猎者最喜欢的目标他可以把象牙卖到一大笔钱,然后用赚来的钱买更多的弹药。

阿诺德说,在这段时间里,有象牙的大象被杀的可能性几乎是没有象牙的大象的五倍。在正常情况下,拥有象牙是一个巨大的优势,“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减少实现强劲复苏在美国,没有象牙的情况正在减少。

激烈的偷猎解释了为什么没有象牙突然成为一种优势。但这仍然留下了另一个谜题:那些没有象牙的公象到哪里去了?

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在戈龙戈萨的I家族中,超过一半的雌性(如图所示)没有象牙或只有一根象牙。
ElephantVoices

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杀手x染色体基因

回想一下新生的生物学。你可能还记得庞尼特广场解决日常生活中的实际问题,比如豌豆有绿色或黄色豆荚的几率。这是显性遗传和隐性遗传的典型例子,也被称为孟德尔遗传.如果存在,该性状的“显性”版本总是比“隐性”版本表现得更明显——这就是为什么绿豌豆的数量比黄豌豆多3倍的原因。

你们可能还记得,在大一的生物课上,至少在哺乳动物中,两条染色体经常)决定性别:X染色体和Y染色体。一对X代表女性,而一个X和一个Y代表男性。当一个性状位于X染色体上时,它被称为一个x染色体基因

在戈龙戈萨大象的案例中,研究人员注意到一种特殊的遗传模式。没有象牙的特征在雌象身上显现出来,看起来像一个简单的x染色体显性模式。但是没有象牙的雄象牙基本上不存在。

阿诺德说:“这表明,这种性状在很大程度上是由一种简单的遗传模式控制的,这种遗传模式涉及一种x连锁的显性雄性致命突变。”换句话说,继承了没有象牙的特性会杀死子宫里的公象。x -连锁显性雄性致命突变在自然界中很少见,主要是因为如果这种突变广泛存在,可能会导致种群数量下降。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。

阿诺德和他的同事回答了这个问题如何为什么没有象牙,但它们还没有完全完成。的问题在哪里他们需要更深入地研究大象的基因密码。

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Matriach iJunia(左)和她长着长牙的儿子,还有她没有长牙的成年女儿伊莎贝拉站在一起。
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定位无牙基因

从野生大象身上提取血液样本是很困难的。对研究人员来说,幸运的是,他们不是唯一研究戈龙戈萨象群的科学家。另一组来自普林斯顿大学的生态学家正在进行跟踪研究,他们在直升机上给大象注射镇静剂后,给它们戴上GPS项圈。“我们善意地问他们:‘当你让大象安静时,你能以母象为目标吗?’”阿诺德说,“他们说,‘当然可以。’”

研究小组配备了一些有象牙和无象牙的母象的血液样本,开始对它们的基因组进行测序。他们发现,有几个基因表明种群中存在强烈的选择压力。但当他们聚焦在X染色体上时,只找到了两条。阿诺德说:“其中一种基因已知与哺乳动物牙齿发育有关。”

阿诺德说,虽然这本身并不是它导致无象牙的决定性证据,但它是一个“诱人的”候选者。最终,需要进一步的研究才能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出现。

阿诺德说:“我们希望这项研究能开启一场关于无象牙之谜的对话。”

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