金属科学
现在读书
解释:分子生态学,野生动物疾病管理的重要组成部分
金属科学
金属科学

解释:分子生态学,野生动物疾病管理的重要组成部分

虽然阿穆尔老虎的人口较小,但遗传多样性比印度老虎少,但它们并不彼此分离。所以他们不会遭受近亲繁殖。照片:照片:S-Brickman / Flickr,CC By-SA 2.0

人类正在测试大多数物种的生存的限制,其全球范围内变化。随着城市化,森林砍伐,野生动物的丧失和人野生动物冲突继续螺旋起来,需要使用每种可用的工具,以帮助保护自然世界的剩家。分子生态学是保护的一种保护工具,可以帮助野生动物疾病管理和非法贸易中的取证。

什么是分子生态学?

分子生态学是一种混合领域,将分子生物学技术与生态数据结合起来,以使人群的生长或衰落,形成新物种,灭绝和侵袭性的自然过程。

在现代分子生态学中,在现场和观察研究中分析遗传数据,以解决生态问题。

分子生态学用于估算人口遗传多样性以帮助野生动物养殖和保护努力,定义保护政策,田径疾病和战斗偷猎的物种。

什么是遗传数据和人口遗传多样性?

来自生物的遗传数据以“分子标记物”的形式收集,这是可用于区分物种,群体或个体的生物分子。

当分子生物学家首先开始识别个体之间的遗传差异时,它们从动物组织中提取蛋白质,并将它们用作分子标记物。然而,基于DNA的标记很快比蛋白质标记更流行,因为它们可以从非常小的组织样品获得。它们也更容易处理并显示出比基于蛋白质的标记更多的变化。分子生态现在依赖于提取DNA来自使用组织样品的动物(通常是头发,鳞片,皮肤,骨骼,角或血液)甚至粪便物质。

物种内的不同个体可以具有特定基因或分子标记物的不同形式或变体。熟悉的例子是血型- 确定人体中血型的基因之一来自称为A,B和O的三种不同的形式/变体。这些基因被称为多态('poly' =许多,'形态'=形式)基因。在群体的所有人中相同的基因被称为单组态('单声道=一个,'形态'=形式)。

通过研究和记录基因和分子标记的变化,可以在统计数据的帮助下测量动物群体的遗传多样性。

为什么遗传变异对于野生动物养殖和保护努力是重要的?

遗传多样性是自然选择燃料。它是可以允许群体才能生存不断变化的环境的特征变化的源。人口的遗传多样性越高,人口中的一些人可以适应新的环境条件的机会越高。因此,由于任何变化,人口不会灭绝。

大群体通常具有高遗传多样性,而小种群具有低遗传多样性。如果由于自然灾害或人类疏忽和人为活动,物种的人口大小急剧下降,其遗传多样性降低,创造了一个遗传瓶颈。当发生这种情况时,不仅人口抢劫了其存活的潜力,它也变得容易受到近亲繁殖。近亲繁殖发生在小群体中,其中遗传相关的人更有可能彼此交配。

随着时间的推移,这种种群遭受了“近亲繁殖的抑郁症',一种有害突变的遗传变异开始积累的条件。

猎豹是一种经典的抑郁症,抑郁症如何将物种带来灭绝的濒临突出,尽管通过俘虏的育种计划进行了广泛的努力,但仍然很广泛努力。要了解为什么猎豹的俘虏育种努力失败了系列进行遗传分析。这些分析表明,由于过去的自然灾害和不分青红皂白的人类狩猎的综合影响,猎豹高度近亲。

近亲繁殖不仅造成了低生育率和高婴幼儿死亡率的生殖问题,而且还留下了易受疾病的猎豹。猎豹的遗传多样性如此严重抽取,即在大多数物种中通常具有非常多态性的至关重要的免疫相关基因复合物在猎豹中是单体(没有遗传变异)。这导致猫培养的传染性腹膜炎 - 一种常见的病毒疾病,杀死了少于1%的国内猫 - 消除美国猎豹近80%的捕捞育种。

以俘虏和受保护的其他濒危物种的受保护人口抵消近亲繁殖(墨西哥红狼波多黎各饰有毛茸茸的蟾蜍非洲狮子少数),保护主义者尝试过'遗传救援'。遗传救援是通过引入新的个人(可以增加遗传变异)来进行近亲群体以增加遗传多样性。

但是,这种措施可以在伊巴塞和阿拉伯奥地西等物种等某些物种中反抗,讽刺地遭受“抑郁症繁琐'。这些物种中群体之间的基因流量通常很低,因为他们的群体是含有非常有限的移民和移民;因此,每人口似乎均近交。然而,这对群体具有开发了“局部适应”并维持基因变体的特定组合,这是有利的,这些变体的特定组合可以在局部条件下进行更好的存活。

通过将这种局部近亲释放到“恢复”这种系统中的遗传多样性的遗传救助来遗传救援的误障试图,育种计划伴有不同群体的个人。这些努力的结果通常差。这些薯条的后代通常最终呈现出遗传组合,使它们不能在两个局部条件中的任何一个中存活。例如,试图遗传拯救高山伊巴斯人物,Nubian Ibex被引入到Tatra山区。不幸的是,介绍的IBEX适应了较温暖的气候,2月份在秋季和诞生的杂交幼年之中咆哮,今年最冷的时间。显然,这些后代没有生存,救援尝试失败了。

根据近亲繁殖和繁殖抑郁症的经验教训,很明显,分子生态对于成功的野生动物保护至关重要。

在印度,分子生态学研究濒危危害gharial.黑巴克揭示了这些动物的管理人口中的遗传多样性并不高,为他们的生存机会绘制一个严峻的画面。

最近的工作使用基因组数据在老虎中表明,与来自Amur,Sumatran和马来人的老虎的老虎相比,印度的老虎遗传多样性很高。然而,这种数据也表明印度某些虎种群是如此孤立和小,即局部近亲繁殖。

“虽然我们在印度有很多老虎 - 大约三分之二的世界老虎 - 印度某些地区的群体是碎片化的,这导致了局部近亲繁殖。另一方面,阿穆尔老虎的数量要少得多,但他们没有互相互相互相,“孟加拉堡国家中心的分​​子生态学家Uma Ramakrishnan说。

Ramakrishnan和她的团队已经在老虎队工作了超过15年,他们现在正在使用他们的分子数据来制定遗传救援一些印度近交虎种群的计划。“我们的工作可以帮助收集有关哪些老虎的数据最少近交,其中可以在人口之间移动,”她补充道。

如何将基于分子生态的物种定义有助于保护政策?

定义一个物种似乎更像是一个宇宙学术承诺而不是一个严肃而实用的保护问题。但是,赋予物种的保护状况和它的法律保护是基于其分类分类分类。因此,任何歧义如何构成某种物种可能对该有机体的生存产生重大影响。

根据物理特征和行为观察定义物种的传统方法不再被认为是可靠的。依赖于遗传信息的分子分类学现在越来越多地用于解决分类学分类和正确的错误分类。

分类学中的错误导致了许多物种的保护努力管理。两个脱颖而出的例子是殖民口袋踩鼠和昏暗的海滨麻雀的情况。

美国佐治亚州佐治亚州的一个小幅的口袋喷枪(<100英寸),被称为“濒临灭绝的物种”,超过10年,因为它被描述为“独特的物种”(Geomys Colonus.)基于物理特征。分子生态学后来证明了这一点这种人口的基因没有任何不同Geomys Pinetus.,在美国东南部常见的口袋流势物种。

同样,当较暗形式的海滨麻雀(Ammodramus Maritimus.)在佛罗里达州发现,它被鉴定为单独的物种(A. Nigrissis.)并且由于其低数量和限制范围而列为危害。经过七年悠久的不成功的俘虏育种计划,最后的昏暗的麻雀在囚禁中死亡。然而,两年后,分子数据显示这个“物种”一直遗传地模糊不清从海边麻雀。

在这两种情况下,保护努力被摧毁了被错误分类为截然不同的物种。

分子分类学变得重要的另一个领域是识别富含的领域流行物种

“印度有大量的生物多样性,但很多景观,就像萨凡纳和有机体一样,就像节肢动物一样,几乎没有研究过。现在,随着这些景观的更多现场探险,以及基于DNA的更好的分类工具,这些探查者是根据基于传统形态的分类,我们在系统的领域作出了一些令人惊讶的发现,“来自中心的分子生态学家和分类家jahnavi Joshi说用于细胞和分子生物学,海德拉巴。

最近关于分子分类的研究壁虎蜈蚣已经表明,先前被忽视的地区,如半岛印度,东部掠夺者,以及西止仓的干旱北部地区都意外地富含物种。需要保护这些领域,以保存完全在那里的范围限制的植物群和动物群。

如何在野生动物中检测和管理疾病有助于检测和管理分子生态学?

分子生态现已成为野生动物疾病管理的重要组成部分。现在可以快速地检测甚至低强度的病毒,细菌和寄生虫感染现在可以使用基于测试PCR.(聚合酶链反应 - 一种“放大”的技术,或制备更多的特定DNA区域的副本)。目前,基于PCR的诊断测试允许SWIFT检测野生动物中的许多疾病如此Kyasanur森林病(南印度蜱传播病毒疾病),埃博拉病毒纳皮结核狂犬病疟疾,所有这些都是直接负责危及野生动物并泄漏到国内牲畜和人口中。

通过研究病原体与其载体之间的分子相互作用(昆虫喜欢和蚊子,或野生动物喜欢浣熊),科学家们甚至可以跟踪疾病的传输和储层宿主的路线猴热禽疟疾狂犬病。此外,对宿主 - 病原体相互作用的分子生态学研究可以帮助保护者了解某些物种或个体如何耐受,抗性或易受某些疾病的影响。

例如,对青蛙的分子遗传学工作表明免疫系统具有更强的个体实际上更有可能为了死于曲霉菌病,真菌皮肤感染导致大量抑制和在全球两栖动物中的灭绝。

遗传迹线如何援助反偷猎努力?

当执法当局抓住非法野生动物产品时,他们遇到的第一个问题是识别 - 毛皮,皮肤,头发,喇叭,肉或骨骼属于哪种动物?

分子法学使用DNA条形码已被用于识别种类,即使从处理的样品如干肉和粉末骨骼或角。类似于超市扫描仪如何使用通用产品代码识别来自一系列黑白条纹的产品,DNA条形码与参考数据库中的样品中的样本与样品中的短序列相匹配,以识别样本所属的物种。对于动物,通常使用来自线粒体基因COX1或CO1(细胞色素氧化酶1)的序列。目前,参考数据库如生活数据系统的条形码国际条码生命含有近950万只动物,植物和其他生物的DNA条形码。

分子工具的有用性不会在那里结束。其他分子标记如微卫星小型衣物单核苷酸多态性以及诸如DNA之类的技术分析/指纹识别(已经是用于刑事侦查),可以应用于确定偷猎动物来自哪个国家或人口。研究人员使用微卫星数据来识别所扣押的物种,性别甚至地理起源老虎零件大象象牙和各种其他动物零件。

本文最初发布Mongabay-India并在创造性的公共许可证下在这里重新发布。

滚动到顶部