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2019-02-26
影音》生科學院解析粉紅鸚嘴 發現生物以既有遺傳突變適應環境
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粉紅鸚嘴
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粉紅鸚嘴分布範圍

【公共事務中心胡世澤報導】國立臺灣師範大學生命科學專業學院組成跨國研究團隊,針對分布區域廣泛的粉紅鸚嘴鳥進行基因解析,發現與高低海拔環境適應相關的基因,而且可能是從10多萬年前就存在的既有遺傳突變。

全球氣候變遷造成環境急遽變化,生物若不能適應目前及未來劇烈變動的環境,則族群數量會不斷下降,最後甚至走向物種滅絕。為了解生物要如何適應不斷變動的環境,臺師大生科學院教授李壽先帶領碩士班研究生賴郁婷,以及國內外包括國家衛生研究院、東華大學、臺灣特有生物研究中心、中央研究院、美國馬利蘭大學、北京師範大學及海南師範大學等單位研究人員所組成的研究團隊,針對廣泛分佈於臺灣不同海拔的鳥類-粉紅鸚嘴,進行全基因組變異分析,並與東亞大陸粉紅鸚嘴的遺傳變異進行比較,發現與不同海拔環境適應相關的遺傳突變,主要是由臺灣與大陸族群分家前的祖先承襲而來,而非近期才產生的新突變。

這項研究不但有助於了解生物如何適應環境的變化,也對生物保育、甚至外來種入侵的防治提供新的思維。相關成果在近日刊登於國際頂尖科學期刊-美國國家科學院院刊(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States America)。臺師大也於2月26日舉行學術成果研究發表會,生科學院院長鄭劍廷、生科學院名譽教授黃生都到場。

李壽先表示,不斷變化的地球環境會影響生物的分布,特別是氣候,如果生物移動跟不上氣候變化,就要能適應環境改變,否則就會被淘汰;但適應需要遺傳基礎,才能讓生物繁衍下去,適應可以是新產生的突變,也可以是既有遺傳變異。為瞭解生物如何適應不斷變動的環境,臺師大研究團隊選定在 臺灣分布區域很廣泛的粉紅鸚嘴鳥進行研究,從低海拔的海邊到高海拔的合歡山都能看到粉紅鸚嘴鳥,氧氣、溫度等環境變化劇烈。

跨國研究團隊首先對一隻粉紅鸚嘴雄鳥完整的遺傳密碼,也就是基因組,進行解碼,然後花了5、6年時間,針對分佈在臺灣中央山脈兩側高低海拔間共40隻粉紅鸚嘴基因組的遺傳變異進行分析,在臺灣的東部和西部各取20隻,其中高海拔和低海拔各10隻,發現基因組內有29個和高低海拔環境適應相關的區域或位點,和23個基因有關,這些基因在其他研究被指向和海拔適應、溫度調適等有關。

李壽先表示,由於生物突變很緩慢,而臺灣在冰河時期是亞洲大陸的一部分,如果從臺灣和大陸的粉紅鸚嘴鳥身上,找到相同適應環境變化的基因,就可推論是既有遺傳變異。

此外,研究團隊也比較另外40隻來自廣西至吉林的粉紅鸚嘴基因組,發現對臺灣不同海拔環境適應的突變,約90%也可在亞洲大陸的粉紅鸚嘴族群中發現。由於基因組序列分析顯示臺灣和亞洲大陸上的粉紅鸚嘴是在十至十五萬年前才分家,因此臺灣與亞洲大陸上粉紅鸚嘴所共有的遺傳突變,應該是繼承自他們最後一次分家前的共同祖先。

這項研究是首次對整個基因組內變異產生的相對時間進行評估,並用來判斷適應相關的突變,是本來就存在於族群內不同個體間的變異,亦或是相對年輕的新突變。由於粉紅鸚嘴在臺灣不同海拔的分佈,應是一萬八千年前最後一次冰河期結束後,隨著氣候不斷變暖,分佈範圍由低海拔不斷向高海拔擴張的結果;由於近期人類活動所導致地球的升溫,也會造成生物的分佈範圍向高海拔移動,因此,這項研究的結果,也有助於了解生物未來將如何在暖化下,應對環境的變遷。

李壽先表示,從研究成果可發現,物種的存續與否,和他們是否能適應不斷變化的環境息息相關,因此這項研究的結果在生物保育上有重大的意義:保育一個物種除了要維持,甚至增加它的數量外,更要避免或減緩這個物種遺傳多樣性的丟失,這樣物種才能有足夠的潛能,應對持續的環境變化;同樣地,遺傳多樣性較低的物種,由於缺乏足夠的變異,將不易適應未來的環境變化,而容易滅絕,因此將需要較多保育上的關注,以確保這些物種的長期存續。

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