2021年10月29日
20世纪60年代,为了保护一种稀有的灵长类动物圣地亚哥动物园启动了一项成功的红狐猴繁殖计划(varecia rubra从马达加斯加)。在其内部研究工作建立之后,动物园还选择冷冻来自创始种群及其后代的细胞,并将它们储存在一个名为冰冻的动物园. 早在人类基因组计划、下一代测序、甚至个人电脑的扩散之前,动物园的研究小组就考虑储存活细胞和其他遗传物质。“这是只有圣地亚哥动物园才有的东西,”该研究所博士后研究员蒂姆·艾普利(Tim Eppley)说圣地亚哥动物园野生动物联盟(SDZWA)。“他们真的不能做太多的事情,却有远见开始采集样本,这真是难以置信。”
今天,SDZWA、Illumina的iConserve项目以及西班牙和马达加斯加的大学正在合作组装第一个完整的、高质量的红叶狐猴基因组,并评估遗传多样性和种群连接性随时间的变化。这个独特的项目将帮助我们了解如何保护地球上最受威胁的哺乳动物群体。
根据国际自然保护联盟(IUCN)在已知的113种狐猴中,98%面临灭绝的威胁。种群数量还不完全清楚,但狐猴家族中的一些物种确实有确切的数量。例如,只剩下19只北方运动狐猴,它们生活在一个非常小的区域。
狐猴是马达加斯加的特有种,马达加斯加是印度洋上的一个岛屿,距离东非海岸800英里。埃普利说:“马达加斯加经常被称为第八大洲,因为那里的一切都非常独特,在地球上其他地方都不存在。”但是马达加斯加仅剩下不到10%的原始森林。这是过去非常非常小的一部分。”
红狐猴和马达加斯加的树木有着相互依赖的关系。由于狐猴的饮食主要以水果为主,所以它们依赖森林中的树木。反过来,狐猴不仅传播种子,而且其粪便中的种子更有生命力。狐猴扮演着森林的园丁。它们对马达加斯加的许多植物物种起着非常非常关键的作用,”埃普利说。
但是狐猴在自己的环境中面临着很多挑战。狐猴是一个女性主导的社会。当它们旅行时,雌性会带头。因此,当猎人设置陷阱时,雌性是第一个被诱捕的。Eppley说:“这导致了这些人群的性别差异。当你最终拥有更多的男性时,这将无助于人口的增长。”。除此之外,绝大多数狐猴只能在一整年的48到72小时内怀孕。如果飓风或其他天气事件破坏了它们成熟的果实,它们可能无法在当年繁殖。“哪怕是一个天气事件也会让整个事情变得一团糟。”
利用基因组学来影响保护
SDZWA正在领导有史以来对狐猴物种进行的最全面的研究。他们从73只出生于1959年至今的野生或圈养狐猴(大部分是红脸狐猴)身上采集了样本。这些样本来自冷冻动物园、合作大学和马达加斯加国家公园,它们以血液、组织、冷冻细胞或scat的形式出现。
今年早些时候,动物园将样本送往Illumina实验室进行测序。然后,数据被送往西班牙巴塞罗那的生物进化研究所(Institut de Biologia Evolutiva),蓬佩法布拉大学(Pompeu Fabra University)的博士生马克·帕尔马达·弗洛雷斯(Marc Palmada Flores)正在那里构建基因组组装。弗洛雷斯说:“我真的很期待看到这种基因组组合如何被用来帮助保护这种特殊的狐猴物种,并开始进行更真实的实地研究,重新测序的数据将作为更好地了解物种状况的工具。”。
弗洛雷斯正在组装一个新的、高质量的红皱狐猴参考基因组,以及一个黑白皱狐猴和另外六种狐猴的参考基因组草案。
当参考基因组完成后,它们将被发送给SDZWA的研究人员Aryn Wilder博士,他也将使用高覆盖率基因组重新测序数据进行比较基因组分析。“一些样本是50多年前采集的,”怀尔德说,“它们可能反映了广泛砍伐森林之前健康人群中存在的多样性。”怀尔德希望这些信息将为可能发生的基因组侵蚀程度提供一个晴雨表。这将有助于将有限的资源用于最大限度地保留任何剩余的多样性。“这些数据也是为非侵入性样本(如粪便样本)设计捕获阵列的跳板,可用于解决这些物种的行为和生态问题。”
参考基因组还将为动物园的繁殖实践提供信息。怀尔德说:“这些数据将有助于完善系谱,以管理圈养种群。系谱用于帮助选择繁殖对,以尽量减少近亲繁殖并保持遗传多样性。”
庆祝狐猴
世界狐猴日(2021年10月29日)始于2014年在马达加斯加塔那那利佛的一个节日。今天,世界各地都在庆祝它,以使人们认识到狐猴的困境,并吸引生态旅游者到岛上旅游。
蒂姆·艾普利将在三周后返回马达加斯加。在那里,除了与当地大学合作外,他还将管理一组人来计算狐猴的数量、给狐猴套上项圈、收集狐猴的粪便以及评估狐猴的栖息地条件。他们研究不同地区的树木多样性,试图了解可能存在的狩猎压力,有时注意到陷阱甚至炮弹。
Eppley的大部分工作涉及与当地机构合作,如灵长类动物研究小组(GERP)在马达加斯加。马达加斯加学生带领团队前往从未进行过调查的偏远地区。对于这些团队,他们从最近的村庄雇用人员,对他们进行数据收集技术培训,为他们提供就业机会和短期经济救济。埃普利说,这比他们以往任何时候都能赚到的钱都多,因为90%的pop他每天的生活费不到1.90美元。
由于贫困和政治不稳定,森林正在迅速消失。“当地人明白森林对于纯净的水源、灌溉田地和保护动物都很重要。他们更愿意拥有森林,但许多人被迫砍伐森林,因为他们需要土地种植水稻,或者为了生存而开荒。他们需要木材来建造小屋或渔船来捕鱼。这就是为什么我们需要在这些领域提出经济替代方案。”
马达加斯加有强大的经济动机来保护土地以吸引游客。埃普利相信马达加斯加人可以团结起来,激励大家,野生动物也会从中受益。“我对狐猴的希望是,我们继续看到狐猴数量的增长,我们创建走廊和缓冲区,种植这些森林,让狐猴有更多的生活空间。通过这样做,当地居民将试图保护这些地区,因为这将增加旅游业。我希望马达加斯加能有个转变,就像我们在哥斯达黎加.”
这一转变需要15年多的时间,而且花了一个村庄的时间。
Illumina的iConserve计划等举措旨在将全球社区团结起来,加速环境和野生动物保护。
“基因组学已经成为本世纪帮助保护生物多样性和确保我们星球健康的工具,”Illumina实验室服务部副主任Karine A. Viaud-Martinez说。“我们相信,Illumina在推进一些关键项目方面处于独特的地位,并确保所有人都能获得工具和数据。”
iConserve的一些工作包括促进不同物种的比较基因组学研究,这为野生和圈养种群的生物多样性编目提供了结构。这将最终支持有关物种保护和管理的决策。
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