iScience:濒危鲨鱼的基因组测序

【字体: 时间:2023年01月06日 来源:iScience

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  大锤头鲨和短鳍灰鲭鲨的第一个染色体水平基因组序列表明,这两个物种在25万年的历史中都经历了大规模的种群下降。低基因多样性和近亲繁殖的迹象让极度濒危的双髻鲨感到担忧,它们被过度捕捞的数量急剧下降。由于基因多样性较高,短鳍灰鲭鲨可能更能适应环境变化;也就是说,如果目前对它们的捕鱼压力大大减少。

  
   

Great Hammerhead shark by Christopher Vaughan-Jones    

图片:科学家已经对双髻鲨和短鳍灰鲭鲨的基因组进行了染色体水平的测序,表明它们的种群在25万多年前已经下降。    

马哈茂德·希夫吉教授说:“通过高分辨率破译它们的整个基因组,我们可以更好地了解这些濒危物种的进化史。”

这张惊人的图片描述了鲨鱼保护科学的一个里程碑。Shivji教授,Michael Stanhope教授和他们的合作者通过对双髻鲨和短鳍灰鲭鲨的基因组(整个基因蓝图)进行染色体测序,回顾了历史。它们的DNA时间表显示,它们的数量在25万年间大幅下降。科学家们还发现了令人担忧的事情:大锤头鲨的基因变异很低,这使得它们适应我们快速变化的世界的能力较差。该物种还显示出近亲繁殖的迹象,这一问题可能会降低其种群的生存能力。然而,短鳍灰鲭鲨表现出更高的多样性和有限的近亲繁殖,这是暗淡的保护气候中的一个希望之光。了解如此大的时间尺度上的变化可以了解这些濒危动物目前的保护状况。研究结果可以帮助我们找到更细致入微的鲨鱼管理策略。

该研究结果发表在iScience,由康奈尔大学的Stanhope教授和Nova东南大学拯救我们的海洋基金会鲨鱼研究中心和Guy Harvey研究所主任Shivji教授领导,合作伙伴包括康奈尔大学、Nova东南大学、天普大学、州长州立大学和圣地亚哥动物园野生动物联盟。科学家们获得并组装了大锤头鲨和短鳍灰鲭鲨的整个基因组序列,并将它们的基因组与鲸鲨、白鲨、褐竹鲨和云猫鲨的基因组信息进行了比较。他们的方法读起来就像科学侦探的复杂拼图:依次将不同序列的DNA小片段组装起来,就像一幅描绘生命蓝图的巨大拼接挂毯。达到染色体水平代表了高质量全基因组序列研究的最新成果——对于鲨鱼这样拥有巨大基因组的物种来说,这是一项棘手的壮举。

在应用先进技术的同时,有关鲨鱼和鳐鱼的报道也很惨淡。

Stanhope教授说:“基因组研究的技术进步意味着DNA测序方法现在更加强大和有效。”“我们可以应用这些新技术来了解这种生物,我们希望可以利用这些信息来保护鲨鱼和鳐鱼。”

虽然我们不知道鲨鱼近亲繁殖的确切影响,但对狼和猎豹的研究表明,随着时间的推移,有问题的特征会慢慢出现。其结果往往是降低了物种的生存。大锤头鲨的情况令人担忧——过度捕捞和交易它们的鳍。但如果没有这些关键的基因见解,我们将无法改变目前对脆弱群体的管理方式。

研究人员对夸大结果持谨慎态度。

“遗传学已经取得了进步,染色体水平的基因组是对物种参考质量基因组的期望。然而,保护研究提出了自己的挑战,以实现这一一致和在其他领域预期的解决方案。Shivji教授补充说:“获取濒危海洋脊椎动物的组织样本是一个主要障碍。你可以用一条鲨鱼的单个组织样本来组装基因组,但最理想的情况是对来自不同海洋区域的多个个体的基因组进行测序,这在伦理上是困难的,而且成本高昂。”

事实上,研究人员认为这是他们目前研究的一个局限性。研究濒危物种的伦理限制意味着保护遗传学家必须在最新进展与尊重他们所研究的脆弱种群之间取得平衡。除了揭示两种濒危鲨鱼物种的遗传多样性和脆弱状态外,研究人员还希望他们的结果能够提供他们所谓的参考质量基因组,以此为基础,未来的基础科学可以提高我们对鲨鱼的了解。当然,随着新的可能性的出现,我们对鲨鱼蓝图的洞察将有助于加强我们对这些生态重要物种的理解,并保护它们脆弱的种群。

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