水体严重污染，鱼类如何适应？
日益恶化的海洋生态正严重威胁着海洋生物的丰富度和多样性 | 图源pixabay.com
生物可能在高度选择压力下演化出相应的生存对策，正如歌德的诗篇《自然》中所言，“自然，她永远创造新的形体；现在有的，从前不曾有的，曾经出现的，将永远不再来；万象皆新，又终古如斯。” 生命终究会苟且适应，自然或许会伤后痊愈，但人类脚印的痕迹会留下永久的伤痕。
2021年初夏，青岛浒苔绿潮再度来袭，其不同以往的超大规模与近海人类活动、陆源营养输入、全球变暖等都脱不开干系。事实上，日益恶化的海洋生态正严重威胁着海洋生物的丰富度和多样性。
一般认为，当种群足够大时，更有可能获得随机产生的有利突变，使得种群更能适应复杂多变的环境。然而面对极端变化的外部环境，种群也可能会进入 “屋漏偏逢连夜雨” 的境地：新发突变产生得太慢，种群中原有的变异不足以提供需要的适应性。即便如此，在极端污染的环境下，依然有一些生物能够顽强地生存下去——它们是如何做到的呢
一对鳉鱼近亲——加拿大底鳉和大底鳉，为我们展现了生命的智慧。
水体严重污染，鱼类如何适应？-凯时尊龙官网
加拿大底鳉（fundulus heteroclitus）广泛分布于美国大西洋沿岸的盐沼河口湾，甚至出现在有毒污染物达到大多数鳉鱼致死剂量8000倍以上的环境中 [1-3]。实验表明，一些污染地区的种群对污染物具有更高的抗性，且这种抗性是可遗传的 [4]。那么，究竟是哪些遗传上的改变提升了它们对污染物的抵抗能力呢？
时间拨回2016年，科学家们对美国东部沿岸的四个区域的加拿大底鳉种群进行了研究 [5]。自上个世纪以来，这些地区持续受到二噁英、多氯联苯、汞和其他工业化学品的严重污染。
一般认为，种群的地理分布与它们的进化历史密切相关。从遗传结构上来看，加拿大底鳉中地理上相互临近的种群在进化关系上更为相近。然而，这篇发表于《科学》杂志的研究发现，自然选择这只 “看不见的手” 会在基因组中留下它的 “神迹”。如果基因组中的一些区域能够影响生物适应环境的能力，那么选择压力的作用将导致这些区域在不同特性的种群之间分化程度更高。基于这一点，通过在不同种群中寻找高度分化的片段，研究人员就能确定出关键的基因组区域。
研究人员在每个区域选择了两个加拿大底鳉种群——一个在高度污染环境中生活的耐受种群（tolerant，t）以及一个作为对照的敏感种群（sensitive，s），比较耐受种群与敏感种群之间基因组明显差异的片段，找到了一些可能受到自然选择作用影响的位点。
研究人员发现，四个耐受性种群共享的高度分化区域（与各自分布区周边的敏感种群相比）中包含了一些参与芳香烃受体（ahr）信号通路的关键基因（ahr2a、ahr1a、aip 和cyp1a），使用 pcb 126（一种实验常用的毒性污染物）处理敏感种群和耐受种群的胚胎时，耐受种群中受ahr 调控基因的表达下降，进一步表明了ahr 信号通路可能与对污染物的耐受性有关。
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