遗传变异选择和杂交都有助于狐狸适应沙漠

加州大学伯克利分校领导的基因组研究旨在揭示狐狸适应沙漠的起源和历史。在《自然生态学与进化》杂志上发表的一篇题​​为“北非狐狸基因组显示出反复渐渗和适应沙漠生活的特征”的论文中,研究人员揭示了狐狸基因对其进化路径的看法。

在极端沙漠专家Rueppell'sfox(V.rueppellii)和fennec(V.zerda)中,该研究确定了影响肾脏水分稳态、支持性基因表达和生理差异的基因的重复特征。在北非,这两种狐狸都能在地球上最大的极端高温和缺水环境——撒哈拉沙漠中生存。

与生活在有水源的栖息地的犬科动物相比,这两种狐狸的质量调整基础代谢率和非肾脏水分流失也有所减少。

Rueppell狐狸的姐妹物种是赤狐(V.vulpes),这是一种分布更广、生态适应性更强的物种,分布于北半球的各种栖息地。虽然Rueppell狐狸和红狐狸可能起源于欧亚大陆,但由于不同的进化和对不同生态位的适应,它们在生态学、形态学、行为和生理学方面存在根本差异。

这两个姊妹物种在南亚沙漠外缘和撒哈拉沙漠北部边缘的分布范围重叠,为研究人员提供了一个自然实验室来解决有关适应、进化和自然选择过程的问题。

研究小组对30只北非红狐的完整基因组进行了测序,沿着从干燥半湿润地区到极干旱地区的气候梯度进行采样,以代表其地理范围内的潜在多样性。

还对18只欧亚红狐、24只北非Rueppell狐以及属于两个不同的北非物种的10个基因组进行了测序:沙漠专家耳廓狐(n=5)和灰狐(n=5;V.pallida)。

收集的基因组与其他犬科动物的数据一起使用一套统计方法进行分析,这些方法通过直接研究基因型可能性来考虑基因型不确定性。北极狐和家犬的基因组组合被用作平行分析的参考,发现了对北极狐和欧亚红狐的未知贡献者的有趣但不相关的联系。

结果表明,Rueppell的狐狸在大约576,000年前从红狐中分化出来,并进化为栖息在极端炎热的沙漠,包括撒哈拉沙漠,但可能并非完全靠自己。Rueppell的狐狸携带了大量通过杂交从一只已灭绝的古代狐狸身上获取的基因,其中一个与耳廓有亲缘关系,这表明它们可能从这只前身那里继承了一些沙漠生存技能。

大约78,000年前,红狐从欧亚大陆辐射开来,后来分散到北非。作为沙漠边缘的新居民,红狐已经展示了对沙漠生活的一些适应性,但还没有完全靠自己做到这一点。与Rueppell's狐狸杂交事件的证据表明,选择正在从先前的遗传适应中得到提升。

研究表明,遗传变异、选择和杂交事件有助于狐狸在极端沙漠环境中的进化和适应。