遺傳多樣性最高的物種是什么

據(jù)國外媒體報道，你知道地球上遺傳多樣性最高的物種是什么嗎？有20種顏色的蝴蝶？還是每20分鐘就分裂一次、不停發(fā)生基因突變的細(xì)菌？

事實證明，目前的記錄保持者可能是一種生長在朽木上的菌類。與之相對的是猞猁，它們的遺傳多樣性非常低。這對猞猁來說可不是個好消息，因為較高的遺傳多樣性意味著生物可以更好地適應(yīng)環(huán)境，因此對生物是有利的。

遺傳多樣性究竟是什么？物種怎樣才能提高自己的遺傳多樣性呢？

從本質(zhì)上來說，遺傳多樣性衡量的是同一種族內(nèi)出現(xiàn)不同等位基因的概率。DNA由堿基構(gòu)成，用字母A、T、C、G代表。堿基加上一個支持結(jié)構(gòu)，就構(gòu)成了核苷酸。遺傳多樣性可以表達(dá)為核苷酸多樣性，或者同屬某物種的兩個生物的基因組中、擁有不同DNA堿基的位置占比。

2015年發(fā)表的一項研究指出，裂褶菌的核苷酸多樣性高達(dá)20%，是目前已知遺傳多樣性最高的真核生物（即細(xì)胞中擁有細(xì)胞核的生物）。換句話說，在兩株裂褶菌的基因組中，平均每100個點位上，就有20個點位的DNA堿基彼此不同。這比此前的紀(jì)錄保持者——布倫納隱桿線蟲還要高，該線蟲的核苷酸多樣性為14.1%。二者的核苷酸多樣性均高于5%，因此均被視為擁有“超高遺傳多樣性”的物種。大多數(shù)動植物的核苷酸多樣性都低于此值。例如，人類的核苷酸多樣性就僅有0.1%。

細(xì)菌和病毒的遺傳多樣性一般都很高，但很難把病毒與細(xì)菌和真核生物放在一起比較，因為它們屬于不同的物種類別。為了簡化問題，我們在這里將僅討論真核生物，即地球上的所有動物、植物和真菌。

可能影響物種遺傳多樣性的因素，包括突變率、種群大小以及種群穩(wěn)定性。遺傳多樣性是隨著突變增加的，因此突變率越高、某個物種發(fā)生的突變越多，其遺傳多樣性就越高。類似地，一個種群規(guī)模越大，基因組就越多，因此累積的突變也越多，最終遺傳多樣性就越高。反過來，某個種群越小，遺傳多樣性就應(yīng)當(dāng)越低。研究遺傳多樣性的科學(xué)家主要關(guān)注種群內(nèi)正在繁殖、能夠傳遞遺傳物質(zhì)的個體數(shù)量，由于這類個體在種群內(nèi)僅占一部分，真正有效的種群規(guī)模可能比表面上還要小得多。

假如某個種群正在經(jīng)歷“瓶頸期”，或是在某起事故中損失了大半成員，那么這個種群會在一段時間內(nèi)一直保持小規(guī)模，但最終總能恢復(fù)到之前的大小。但新的種群中的遺傳多樣性會變得相對較低。現(xiàn)代歐洲野牛就有過這樣的經(jīng)歷，它們在一戰(zhàn)期間近乎滅絕，野生環(huán)境中一度只剩下12頭。

高多樣性

除了南極洲之外，裂褶菌在各個大洲上的遺傳多樣性都高得驚人。這是因為它們的有效物種規(guī)模非常大，可以達(dá)到百千萬級。它們的突變率也高得離奇，約為果蠅的10倍。這兩點因素也許都對裂褶菌的超高遺傳多樣性作出了貢獻(xiàn)。

布倫納隱桿線蟲的超高遺傳多樣性或許也可以用較大的有效物種規(guī)模（同樣為百千萬級）來解釋。“該物種生活在熱帶地區(qū)，以腐爛果蔬中的細(xì)菌為食，全年的食物來源都極為豐富。”它們的個頭也很小，只有1毫米長，意味著一處狹小的空間內(nèi)可以容下多條布倫娜隱桿線蟲。由于這些因素，它們的物種規(guī)模可以達(dá)到超大水平，這也對它們的遺傳多樣性起到了助長作用。

遺傳多樣性很重要，因為它可以幫助生物適應(yīng)環(huán)境。如果某個物種遺傳多樣性很低，就沒有進(jìn)化操作的“原材料”了。假如某種疾病只會殺死擁有某個特定基因的生物，而某物種又只有這一種等位基因，整個物種便會遭到滅頂之災(zāi)。相反，假如該物種還擁有該基因的變種版本，也許某個變種便對這種疾病具有抵抗力，從而使該物種免于滅絕。

低多樣性

猞猁如今就面臨著這樣的風(fēng)險。伊比利亞猞猁的核苷酸多樣性僅為0.026%，是已知所有物種中最低的。伊比利亞猞猁的遺傳多樣性之所以如此低，是因為它們在最近幾個世紀(jì)里經(jīng)歷了一系列種群發(fā)展的瓶頸期，因此有效種群規(guī)模一直維持在300以下。當(dāng)種群規(guī)模縮小時，基因突變（也包括有害突變）對整個種群的影響就會變大。例如，假如同樣是發(fā)生了10個有害突變，包含1000個個體的種群受到的影響就會比只有100個個體的種群要小。因此，當(dāng)近期經(jīng)歷了瓶頸期、導(dǎo)致種群遺傳多樣性較低時，有害的基因突變也會隨之累積，使種群整體遭到削弱。

伊比利亞猞猁的超低遺傳多樣性或許是造成該物種繁殖率低、患病率高的原因，并且這些病很可能是遺傳病。這種瀕危物種會面臨捕獵、棲息地減少（與氣候變化和人類發(fā)展均相關(guān)）、獵物減少等一系列威脅，除了伊比利亞猞猁之外，歐亞猞猁的遺傳多樣性也很低。

除了這些威脅之外，猞猁種群規(guī)模小還有另外一個原因：它們處在食物鏈頂端。為了獲取足夠的食物，捕獵者的種群規(guī)模必須比獵物要小。食肉動物數(shù)量本來就比較少，再加上猞猁屬于獨居動物，導(dǎo)致它們的遺傳多樣性非常低，獵豹的情況也很類似，遺傳多樣性僅有0.02%。

盡管人類的遺傳多樣性（0.1%）比猞猁高得多，但想想全球有幾十億人，這個比例其實相當(dāng)?shù)汀Ｔ斐蛇@一現(xiàn)象的原因是，這幾十億人都是在相對較短的時間內(nèi)出現(xiàn)的。而種群內(nèi)的突變要想累積到一定水平、足以造成遺傳多樣性，并非一朝一夕之功。

據(jù)估算，近代人類的有效種群規(guī)模應(yīng)為10萬級。但對人類種群規(guī)模的長期預(yù)判則要低上一級，可能為萬級。我們的有效種群規(guī)模雖不比裂褶菌，但也比伊比利亞猞猁高得多。如果我們目前的人口數(shù)量再保持幾千年或幾萬年，我們的遺傳多樣性也會相應(yīng)增長。