城市化极大地改变了世界各地的景观,许多动物目前已经耗尽了生存空间。栖息地的侵蚀影响着从动物饮食到社会行为的一切,一些生物甚至可以在城市空间中生存和繁荣。
这些物种,如美洲狮和鹅,利用人类创造的栖息地。研究城市物种进化变化的研究人员甚至发现了动物代谢率的变化或耐热性的增加。
城市也可以改变他们的基因。在1月9日发表在《美国国家科学院学报》(PNAS)上的一项研究中,科学家们发现蜥蜴,一种小种类的蜥蜴,也称为波多黎各冠变色龙,通常在波多黎各的森林和城市空间中发现,在岛上不同的城市生态系统中具有平行的基因组标记。这就解释了之前的研究,即城市居民和邻近的森林蜥蜴之间存在身体差异。
城市蜥蜴进化出的变种包括更大的脚趾垫和更专门的鳞片,帮助它们附着在光滑的表面(墙壁、玻璃窗等),以及更长的四肢,帮助它们在开阔的地方冲刺。
纽约大学生物学助理教授、该研究的第一作者克里斯汀·温切尔在一份声明中说:“城市化影响了地球上大约三分之二的面积,而且预计将继续加剧,所以了解生物体如何适应不断变化的环境很重要。”“在很多方面,城市为我们提供了研究适应性变化的天然实验室,因为我们可以将城市人口与非城市人口进行比较,看看他们如何在短时间内应对类似的压力和压力。”
在这项新的研究中,研究小组研究了来自三个不同地区(圣胡安、阿雷西博和Mayagüez)的96只蜥蜴,并将城市蜥蜴与每个城市周围森林中的蜥蜴进行了比较。
首先,研究小组证实,这三个地区的蜥蜴种群之间存在基因差异,因此他们在蜥蜴中发现的任何相似之处都可以归因于城市化。然后,他们测量了他们的脚趾垫和腿。这些测量结果表明,城市蜥蜴的四肢明显更长,趾垫更大,脚趾上的鳞片更专门,这支持了他们早期的研究。
然后对外显子DNA(编码蛋白质的基因组区域)进行基因组分析,以便他们能够了解这些物理性状差异的遗传基础。分析在蜥蜴基因组的三个区域中确定了一组33个基因,这些基因反复与城市人口相关,包括与新陈代谢和免疫功能相关的基因。
温切尔说:“虽然我们需要进一步分析这些基因,才能真正了解这一发现的意义,但我们确实有证据表明,城市蜥蜴受伤更多,携带的寄生虫也更多,因此改变免疫功能和伤口愈合是有道理的。”“同样,城市变色龙吃人类的食物,所以它们可能正在经历新陈代谢的变化。”
另一项分析发现,城市蜥蜴的皮肤和四肢发育有93个重要基因。这在基因水平上解释了为什么城市蜥蜴有更长的腿和脚趾垫。
温切尔说:“我们在城市蜥蜴身上看到的身体差异似乎反映在基因组水平上。”“如果城市人口的进化伴随着平行的物理和基因组变化,我们甚至可以通过观察遗传标记来预测人口将如何应对城市化。”
了解对城市环境的适应可以帮助科学家专注于保护工作,并构建城市环境以更好地保护物种。