Science：新研究表明基因组分析可以帮助预测哪些哺乳动物面临最大的灭绝风险

在一项新的研究中，由美国圣地亚哥动物园野生动物联盟（San Diego Zoo Wildlife Alliance）和加州大学圣克鲁兹分校领导的一个研究团队发现，动物的基因组信息可以帮助预测哪些哺乳动物物种更可能面临灭绝。他们发现，历史上种群数量较少的物种带有较高的破坏性突变负荷，并具有较高的灭绝风险，这表明长期的种群统计资料与当前的保护状况和恢复能力有关。这些发现可能会改变保护行动和资源的策略应用方式，以帮助拯救濒危野生动物。相关研究结果发表在2023年4月28日的Science期刊上，论文标题为“The contribution of historical processes to contemporary extinction risk in placental mammals”。

地球正在经历快速的生物多样性损失，数以万计的物种面临灭绝的风险，而确定最急需的物种是一个漫长而昂贵的过程。但是关于成千上万的物种的信息知之甚少，这使得我们很难将有限的保护资源分配给最接近灭绝边缘的物种。

为了帮助规避这些限制，这些作者研究了240种哺乳动物，从微小的树鼩到高大的长颈鹿、虎鲸甚至是人类。他们发现，即使我们对这些动物的生理、行为和生活史特征知之甚少，甚至不知道还有多少个体存在，但是在单个基因组中编码的DNA---反映了该物种数百万年的历史---可以提供一种快速、经济的保护风险评估。

论文共同通讯作者兼论文共同第一作者、圣地亚哥动物园野生动物联盟保护科学家Aryn P. Wilder博士说，“这些结果表明，遗传信息，即使只是来自某一特定物种的单一个体，也能为设计保护策略的科学家们以及那些在野外工作的科学家们提供直接的、可操作的指导。”

论文共同通讯作者兼论文共同第一作者、加州大学旧金山分校古基因组学实验室的研究科学家Megan Supple说，“用于保护野生动物物种的有限资源需要进行分类。我们的基因组评估提供了一种相对便宜的方法来快速识别未来有可能成为濒危的物种，即使在对该物种知之甚少的情况下。这种基因组分类（genomic triage）使管理人员能够将有限的资源用于最需要的物种。”

这项基因组研究被用来训练模型，这些模型根据动物种群、多样性和影响适应度的突变，快速区分受威胁和非受威胁的物种。这将有助于评估灭绝风险，并确定在数以千计的受威胁物种中，哪些可以从保护支持中受益最大，特别是随着测序基因组数量的增加和这些模型的不断改进。

基因组信息可以帮助预测不同哺乳动物物种的灭绝风险。图片来自Science, 2023, doi:10.1126/science.abn5856。

三种物种---上加利利山盲鼹鼠（Upper Galilee Mountains blind mole rat）、小麝香鹿（lesser chevrotain）和虎鲸---被强调为数以千计的物种中缺乏关于它们是否受到威胁的信息的三个例子。这些作者将他们的模型应用于这些“数据不足”的物种，以证明基因组风险评估如何能够发挥作用。

使得这项研究具有突破性的是这项研究中所包含的物种的总体数量，这是同类研究中最大的。通过研究240种哺乳动物物种，这些作者能够估计出最能预测灭绝风险的基因组特征，并建立即便在缺乏其他信息的情况下也可以使用的基因组风险评估模型。这导致他们呼吁将基因组信息纳入物种保护状况评估，以弥补遗传学家和保护管理者之间的差距，并提供一个框架，将资金和资源部署到风险最高的物种。

论文共同通讯作者、加州大学圣克鲁兹分校生态学与进化生物学教授Beth Shapiro博士说，“许多潜在的濒危物种被归类为‘数据不足’，这意味着我们仅仅拥有太少的信息来确定是否需要立即采取保护行动。我们的研究结果表明，来自单个个体的基因组足以确定这些‘数据不足’的物种中最受威胁的物种，使我们能够将有限的资源集中在它们能够产生最大影响的地方。”

论文共同通讯作者、圣地亚哥动物园野生动物联盟保护遗传学主任Oliver Ryder博士说，“我们快速变化的世界威胁着全世界的动物和植物物种---但在保护中使用基因组学是一个巨大的、未被重视的保护它们的机会。我们正处于一个前所未有的发现时代，这是一种全新的看待世界的方式。我们早就认为这种潜力是存在的，但看到它具体化为一种催化剂，帮助保护主义者做出关键的决定，可能会拯救我们所知道的世界，这一点意义重大。”

这篇论文是Zoonomia联盟发表在最新一期Science期刊上的一系列论文的一部分，该联盟是世界上最大的哺乳动物比较基因组学资源，涉及全球150多人。这一系列论文还展示了比较基因组学如何阐明某些物种如何取得非凡的成就，并帮助科学家们更好地了解人类基因组的功能部分以及它们如何影响健康和疾病。他们还确定了罕见的哺乳动物特征的部分遗传基础，例如从几英里外闻到微弱气味的能力。

圣地亚哥动物园野生动物联盟的“冷冻动物园（Frozen Zoo）”提供了许多遗传样本，包括那些受威胁和濒危物种的样本，作为Zoonomia联盟的一部分，在全球50多个机构进行DNA分析。冷冻动物园，也称为野生动物生物多样性库，是同类中最大的遗传材料库，包含代表1100多种物种和亚种的大约10000种动物的活细胞培养物和生殖材料。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Aryn P. Wilder et al. The contribution of historical processes to contemporary extinction risk in placental mammals. Science, 2023, doi:10.1126/science.abn5856.