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人類活動影響了植物的基因體演化?

PanSci_96
・2017/05/19 ・1129字 ・閱讀時間約 2 分鐘
  • Photo source:Jucember ,創用CC 姓名標示-相同方式分享 3.0

李承叡助理教授團隊研究顯示植物基因體演化有可能受人類活動影響。

李教授指出,農業從中東起源, 約一萬年前經由巴爾幹半島往東西向擴散到全歐洲,與阿拉伯芥雜草族群開始擴張的時間地點皆吻合,此外雜草族群常在受人類干擾的環境如農田、路邊等開闊的環境被發現,因此我們推測人類活動很可能是造成本物種族群消長的原因之一。

本研究顯示物種的基因體多樣性是高度動態的,會隨環境變遷而快速改變,此外縱使許多時候人類活動不會造成物種滅絕,也有可能造成族群間的消長,影響物種內的遺傳組成。

生物多樣性如何增加、維持及減少一直是生物學家所感興趣的課題,生物物種內存在高度的多樣性,比如現代人可被粗略劃分為非洲人,歐洲人及亞洲人三個族群,而各族群間和族群內皆有許多遺傳變異如身高、膚色,與對特殊病菌的抵抗力等等,因此族群間的消長如強勢族群的擴張或族群間的競爭及通婚, 皆會對物種內的遺傳多樣性造成影響。

最有名的例子是現代人從非洲的擴張,現代人約十萬年前從非洲向歐亞大陸擴張,途中排擠掉了歐亞大陸上的原住民 – 尼安德塔人(Neanderthals)及丹尼索瓦人(Denisovans),擴張的過程中,族群間曾經發生過基因交流,因此現代西藏人體內殘存著由丹尼索瓦人繼承的基因片段, 能夠適應西藏高海拔的嚴苛環境。

本研究針對已公開的阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)基因體資料進行大數據分析,推測這種植物過去的族群消長。族群基因體資料顯示本物種內有多個高度分化的族群,包括數個分佈在南歐各地原始森林的自然族群,及一個遍佈全歐亞大陸受人類干擾環境的雜草族群,從基因體資料, 我們發現現存於南歐的各個自然族群曾經隨著冰河退卻從南歐往北歐擴張並佔據全歐洲,直到約一萬年前, 其中一個族群(現在的雜草族群)變得極為強勢,從巴爾幹半島北部往東西向擴張, 排擠掉了歐亞大陸東西軸線上的自然族群。

雜草擴張的過程中和各地的自然族群有些許雜交, 造成我們今日觀察到的現象:在物種分佈範圍南緣(非洲北部及南歐)及北緣(北歐及俄羅斯北部) 的個體, 體內殘存著較多從自然族群繼承的基因片段,而歐洲中緯度地區的個體是雜草族群的直接後裔,彼此間的遺傳相似度極高,我們更發現雜草族群在快速擴張的過程中曾和伊比利半島的自然族群發生雜交,也因此從「原住民」(自然族群) 族群體內繼承了適應當地特殊氣候環境的基因片段,讓由西歐入侵伊比利半島的雜草得以適應當地環境,這也與現代人在西藏的故事類似。

本文改寫自台大新聞稿

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