跨越万年的基因:棕熊体内惊现已灭绝的洞熊DNA

跨越万年的基因:棕熊体内惊现已灭绝的洞熊DNA
灰熊,也被称为北美棕熊,正在风中嗅探食物或危险的味道。这种熊的一些DNA可能与已灭绝的洞熊有关,几千年前,洞熊和棕熊进行了杂交。
摄影:PAUL NICKLEN, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE
 
撰文:MICHAEL GRESHKO
 
  十几万年前,洞熊漫步在亚欧大陆;但因为被猎杀、自然气候变化,以及与人类争夺栖息地,大约24000年前,洞熊在经历了千年的死亡威胁之后,还是灭绝了。
 
  在最后的冬眠中,所有洞熊都没再能苏醒,但它们的DNA却保留了下来:一项新研究证实,在今天的棕熊体内,约0.9%至2.4%的DNA可以追溯到这个已经灭绝的物种。
 
  研究结果发表在本周一的《自然生态与进化》上,这是研究人员第二次在仍然存活的近亲体内,发现已灭绝的冰河时代生物的基因。人类是首个案例:非洲以外的人类的基因组中,有1.5%至4%来自尼安德特人;这是人类物种与古代近亲交配的结果。
 
  “无论根据什么标准,(洞熊)都灭绝了,但这并不意味着它们的基因库也消失了,因为它们仍存在于活着的动物的基因库中,”波茨坦大学的博士后研究生、研究的首席作者之一Axel Barlow说道。
 
跨越万年的基因:棕熊体内惊现已灭绝的洞熊DNA
一只棕熊在黄石国家公园里漫步。
摄影:RONAN DONOVAN, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE
 
跨越万年的基因:棕熊体内惊现已灭绝的洞熊DNA
在怀俄明州的大黄石生态系统,远程相机拍下了棕熊寻找白皮松松果的画面。
摄影:DREW RUSH, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE
 
跨越万年的基因:棕熊体内惊现已灭绝的洞熊DNA
相机陷阱拍下了棕熊在池塘里洗澡、拍水、嬉戏。
摄影:MICHAEL NICHOLS AND RONAN DONOVAN WITH THE NATIONAL PARKS SERVICE, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE
 
跨越万年的基因:棕熊体内惊现已灭绝的洞熊DNA
黄石国家公园附近的相机陷阱记录了棕熊的“盗窃”现场,它从松鼠的仓库里偷走了白皮松松果。这种坚果是熊的重要食物。
摄影:DREW RUSH, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE
 
跨越万年的基因:棕熊体内惊现已灭绝的洞熊DNA
黄石国家公园里的棕熊及其幼崽。
摄影:BEN HORTON, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE
 
跨越万年的基因:棕熊体内惊现已灭绝的洞熊DNA
远程相机拍到棕熊寻找白皮松松果。
摄影:DREW RUSH, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE
 
跨越万年的基因:棕熊体内惊现已灭绝的洞熊DNA
远程相机带来的棕熊近照。
摄影:DREW RUSH, NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE
 
跨越万年的基因:棕熊体内惊现已灭绝的洞熊DNA
在黄石国家公园,一只棕熊正对着溺毙的野牛大快朵颐,相机陷阱悄悄记录下了这一切。
摄影:NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE
 
跨越万年的基因:棕熊体内惊现已灭绝的洞熊DNA
在黄石国家公园,棕熊是野生动物观察者的重点观察对象。
摄影:NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE
 
跨越万年的基因:棕熊体内惊现已灭绝的洞熊DNA
这只熊正在为晚餐发愁。
摄影:NATIONAL GEOGRAPHIC CREATIVE
 
  研究还强调,一些物种经常杂交。比如,西藏牦牛的DNA就表现出了杂交的迹象;猪也是这样,它们共同的祖先生活在几百万年前。在少数情况下,棕熊和北极熊已经开始杂交。上周,研究人员发布了关于尼安德特女人和丹尼索瓦男人的女儿的研究结果,这说明在古人类可能曾普遍杂交。
 
  加州大学伯克利分校的遗传学家Rasmus Nielsen没有参与此次研究,他说:“旧观念认为,不同物种的繁殖是彼此分离的。这篇论文,以及其他一系列论文告诉我们,这种观念是错的。”
 
物种杂交?
 
  为了找出洞熊灭绝的原因,Barlow和他的团队研究了洞熊种群数量的增减情况。他们根据生活在35000多年前的四只洞熊的耳骨中提取的DNA,进行了推测。
 
  首先,研究人员对比了洞熊与北极熊、棕熊的整体基因组。果然,和洞熊相比,后两个物种彼此之间的联系更紧密。但在统计熊的个体基因变异时,研究人员发现情况变得更复杂了。
 
  动物的基因组数量庞大,因此足够某些基因发生随机变异。偶尔会出现这样的情况:同样的基因在亲缘关系较远的动物身上看起来相似,而在较近的动物身上却不一样。在没有杂交的情况下,这些奇怪的现象等量堆积,很像抛掷硬币,而研究人员在熊身上并没有看到这一点。
 
跨越万年的基因:棕熊体内惊现已灭绝的洞熊DNA
研究人员拿着洞熊的头骨。洞熊的体型比今天的棕熊更大,吃的植物也更多。
摄影:ANDREI POSMO?ANU
 
  “如果我们得到了大量基因组位置,然后发现,和北极熊相比,洞熊和棕熊之间的相似之处更多,那么说明一定发生了别的事情。”Barlow说:“这个事情应该是两个物种杂交。”
 
  研究人员不仅看到了杂交的现象,他们还证实,混血熊可以与两者中的任何一个交配。Barlow和同事James Cahill一段段梳理了物种的基因组后发现,棕熊和洞熊拥有彼此的DNA片段。
 
  “我认为,棕熊和洞熊杂交一点也不奇怪 ,而且这实际上是有意义的。总的来说,它们的外观非常相似,生活的时间段和空间位置也多有重合,”东田纳西州立大学的古生物学家Blaine Schubert在邮件中写道:“但在这次研究之前,这种可能性只是推测。”
 
  洞熊的基因遗传至今,正如尼安德特人对人类基因组的影响仍然存在。但研究人员强调,也有一些重要区别。
 
  比如,现代人类和尼安德特人之间的亲缘关系,比棕熊和洞熊更紧密。鉴于有大量人类DNA序列,研究人类和已灭绝的近亲要容易得多;而洞熊的数据有限,我们很难检测棕熊是否利用了洞熊的基因变异。在人类身上,来自远古表亲的DNA影响了我们的免疫力、毛发结构、在高海拔地区生活的能力,以及其他特征。
 
  虽然数据有限,但Barlow仍对此感到惊奇:数万年前灭绝的洞熊给科学家带来新的课题。Barlow说:“我觉得这很好,它促使我们从哲学层面思考,物种灭绝究竟意味着什么。”
 
(译者:Sky4)
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