遗传障碍 海洋变暖和重要饲料鱼不确定的未来

在浩瀚的海洋中，人们会假设其中的居民可以漂流到很远很远的地方，因此，一个物种的种群会自由混合。但对于一种叫做沙矛的重要饲料鱼来说，情况似乎并非如此。

康涅狄格大学海洋科学副教授HannesBaumann说，沙枪鱼是一种富含脂肪的小型鱼群，这使它们成为从鲸鱼、鲨鱼到海鸟等至少70种不同物种的绝佳而重要的食物来源。

从新泽西州附近的水域一直向北到格陵兰岛，都可以找到北沙矛。研究人员，包括鲍曼和博士。学生卢卡斯·琼斯(LucasJones)很想知道沙矛是否构成了一个庞大的同质种群，或者是否存在基因不同的群体。他们的发现发表在ICES海洋科学杂志上。

Baumann解释说，在考虑物种的保护和可持续管理时，这些是需要回答的重要问题，特别是因为由于气候变化，沙矛生活的地区比地球上的许多地区变暖得更快。

从如此广泛的范围内对鱼类进行取样并非易事，但两年前，鲍曼和琼斯开始接触其他研究人员，看看他们是否有备用的组织样本。Baumann将这项工作归功于国际同事小组，他们贡献了样本，包括来自加拿大和格陵兰的合著者，并帮助对数据进行排序和分析，包括来自康奈尔大学的合著者。

总之，鲍曼、琼斯和团队能够使用一种称为低覆盖全基因组测序的技术，对来自沙枪范围内不同位置的近300个样本进行测序和分析。他们还对沙矛的第一个参考基因组进行了测序。

简而言之，鲍曼说他们在新斯科舍省海岸外的斯科舍大陆架上发现了一个区域，那里发生了基因突变。研究人员区分了两个截然不同的群体，一北一南，基因组的部分差异非常大——即在21号和24号染色体上。没有明显的物理障碍，如山脉将这些群体分开，鲍曼说，这样问是合乎逻辑的这些差异是如何可能的。

“这就是科学难题，”鲍曼说，而答案似乎就在水流中。

“当北方的鱼繁殖并向南漂流时，它们在基因上不太适应温暖的南方水域，即使冬天温度高出五六度，它们也无法生存，”鲍曼说。“这些种群可能通过洋流联系在一起，但实现的联系基本上为零。”

这一发现是沙枪鱼的首次发现，但它已在龙虾、鳕鱼和扇贝等其他物种中得到证实，这项研究进一步证明了苏格兰大陆架明显的温差，并有助于证明温度是一个生存的重要因素。

“一个又一个的例子表明，海洋并不像预期的那样均匀，并且有各种各样的东西阻止了这种持续混合，”鲍曼说。“我们发现了另一个引人注目的例子。”

Baumann说，当研究人员在海洋等持续混合的环境中发现适应性时，问题是群体如何保持不同，即使他们不断遇到其他基因型。这就是本文中使用的强大基因组方法派上用场的地方。

“许多物种的部分基因组具有我们所说的‘遗传倒置’，这意味着来自一个亲本的染色体上的基因具有一定的顺序，而来自另一个亲本的同一染色体上的基因编码同样的东西，它们是相同的区域，但它们被翻转了，”鲍曼说。

这些反转意味着重组不会发生;因此，基因代代相传，在适应环境中发挥着重要作用。

“我们在21号和24号染色体上发现了完全不同的整个区域，这就像我们所说的倒位的商标签名，因为没有重组在进行。”

鲍曼说，了解斯科舍大陆架上存在遗传和生态障碍很重要，因为随着气候变化，这种障碍可能会向北移动，虽然这对南部鱼类来说可能是个好消息，但对目前那里的鱼类来说却是个坏消息。

研究人员对找到两个集群也感到有些欣慰，因为如果有许多较小的集群，这可能会使管理和保护更具挑战性，尤其是考虑到海上风电场建设等情况。可能适合风力涡轮机的区域也可能是沙矛的栖息地，而施工破坏了栖息地。

如果有许多较小的人口聚集地，一个建设项目就有可能造成一个聚集地完全消失的风险，而如果人口分布更广，虽然当地人口可能会暂时受到干扰，但用不了多久他们就能够施工完成后重新安装。

鲍曼计划将进一步的研究重点放在研究热鸿沟的遗传基础上。

鲍曼说：“尽管气候变化，我们还是要确保这种鱼的生产力和适应力，因此我们应该确保它们出现的这些区域受到保护。”“这些决定应包括专家，以确保是否存在对沙枪非常关键的区域，任何干扰都是暂时的。”

这不是无法解决的冲突，但这是我们需要做的事情，Baumann说，他还指出，热分水岭以北的沙矛可能已经遭受了更多的变暖，因为该地区变暖更快。

“这两个集群可能对气候变化有不同的脆弱性，”他说。“我们还不知道，但这是应该追求的事情。”