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测序拯救狐猴

Illumina和圣地亚哥动物园野生动物联盟(San Diego Zoo Wildlife Alliance)争取树梢,并试图借助基因组数据保护该物种

测序拯救狐猴
2021年10月29日

在20世纪60年代,为了保护一种稀有的灵长类动物,人类圣地亚哥动物园发起了一个成功的红皱狐猴繁殖计划(杂志rubra.)来自马达加斯加。After the establishment of its in-house research effort, the Zoo also elected to freeze cells from that founding population and their descendants and store them in a facility called the冷冻动物园.早在人类基因组计划、下一代测序、甚至个人电脑的普及之前,动物园的研究小组就认为可以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,”该动物园的博士后研究员蒂姆·埃普利(Tim Eppley)说圣地亚哥动物园野生动物联盟(SDZWA)。“真的难以置信,他们有远见地开始收集样本,而实际上他们对这些样本无能为力。”

如今,SDZWA、Illumina公司的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、高质量的红狐猴基因组,并评估基因多样性和种群连系是如何随时间变化的。这个独特的项目将帮助我们了解我们可以做些什么来保护地球上最受威胁的哺乳动物。

根据国际自然保护联盟(IUCN)在美国,113种已知狐猴物种中有98%面临灭绝的威胁。狐猴的种群数量并不完全清楚,但狐猴家族中的一些物种确实有确切的数量。例如,现在只剩下19只北方狐猴,而且它们生活在一个非常小的区域。

狐猴是对马达加斯加的地方性,印度洋的一个岛屿,距离东非海岸800英里。“马达加斯加经常被称为第八大陆,因为一切都是如此独特,无处存在别的地球,”已急。“但马达加斯加仍有不到10%的原始森林。这是一个曾经在那里的东西的一个非常非常小的条子。“

红褶皱的狐猴和马达加斯加的树木有一个共同依赖的关系。因为它的饮食主要是果实为基础,因此狐猴取决于森林里的树木。反过来,狐猴不仅传播了种子,而且它的幼苗中的种子更加活力。“狐猴充当了森林的园丁。他们在马达加斯加很多植物质上发挥了一个真正的,真正关键的作用,“Eppley说。

图片:Tim Eppley |圣地亚哥动物园(上图)

但狐猴在自己的生存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,由雌性带路。所以当猎人设下陷阱时,雌性是第一个落入陷阱的。“这导致了这些人群的性别倾斜。当雄性数量增加时,对种群增长没有帮助。”此外,绝大多数狐猴一年中只能在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,它们可能不会在那一年繁殖。“即使是一个单一的天气事件也能把整个事情搞砸。”

利用基因组学以影响保护
SDZWA正在领导迄今为止对狐猴物种进行的最全面的研究。他们收集了73只野生或圈养狐猴(大多是红领狐猴)的样本,这些狐猴出生于1959年至现在。这些样本来自与大学合作的冷冻动物园和马达加斯加国家公园,它们以血液、组织、冷冻细胞或粪便的形式出现。

今年早些时候,动物园将这些样本送到Illumina实验室进行测序。这些数据随后被发送到位于西班牙巴塞罗那的生物进化研究所,庞培法布拉大学的博士生马克·帕尔玛达·弗洛雷斯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装是如何帮助保护这种特殊的狐猴物种的,并开始进行更多的实地研究,重新排序数据将作为工具,以更好地了解一个物种的状态。”

马达加斯加马索拉的一只红皱狐猴。图片:蒂姆·艾普利

弗洛雷斯正在为红皱领狐猴装配一个新的、高质量的参考基因组,同时也为黑白皱领狐猴和另外六个狐猴物种装配一个参考基因组草稿。

当参考基因组完成后,将发送给SDZWA的研究员Aryn Wilder博士,他也将使用高覆盖率的基因组重测序数据进行比较基因组分析。“其中一些样本是50多年前采集的,”怀尔德说,“它们可能反映了在大规模森林砍伐之前健康种群的多样性。”怀尔德希望,这些信息将提供一个晴雨表,以了解基因组侵蚀可能发生了多少。这将有助于将有限的资源引向最大化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育种工作提供信息。怀尔德说:“这些数据将有助于完善圈养种群的谱系。”“系谱被用来帮助选择育种对,以减少近亲繁殖和保留遗传多样性。”

庆祝狐猴
世界狐猴日(2021年10月29日)以2014年在马达加斯加塔那那利佛举行的庆典开始。如今,世界各地都在庆祝这一节日,以唤起人们对狐猴困境的关注,并吸引生态游客来到该岛。

蒂姆·埃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,他还将管理一队人来计数狐猴,把它们圈起来,收集粪便,并评估栖息地条件。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,有时会注意陷阱甚至是炮弹。

埃普利的大部分工作都是与马达加斯加的灵长类动物组织(Groupe d ' étude et de recherche sur les primates, GERP)等当地机构合作。马达加斯加学生带领团队进入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佣人员,并对他们进行数据收集技术培训,提供就业机会和短期经济救济。埃普利说,这比他们挣的钱还多,因为90%的人每天的生活费不到1.9美元。

由于贫困和政治不稳定,森林很快就消失了。“当地人民了解森林对于纯净水来说,灌溉田是重要的,用于保护动物。他们宁愿拥有森林,但很多人被推到了他们必须削减这些森林的情况,因为他们需要种植米饭或他们正在追捕的土地以寻找生活。他们需要木材来建造钓鱼的小屋或船只。所以这就是为什么我们需要在这些地区的经济替代品上来。“

照片:Tim Eppley

对于马达加斯加来保护土地带来了巨大的经济动力。Eppley相信马尔加什斯可以集会和激励,并且野生动物将受益。“我对狐猴的希望是,我们继续看到人口增长,我们创造了走廊和缓冲区并种植这些森林,以便狐猴有更多的生活区域。通过这样做,当地人口将试图保护这些领域,因为这将增加旅游业。我对马达加斯加的希望是,就像我们见过的那样哥斯达黎加.”

这一转变需要超过15年的时间,而且花了一个村庄的时间。

像Illumina的iConserve项目这样的项目是为了把全球社会团结起来,加速环境和野生动物保护。

“基因组学已成为本世纪的工具,以帮助保护生物多样性,并确保我们的星球的健康状况,”Illumina实验室服务的副主任卡琳A. Viud-Martinez说。“我们认为,illumina是独特的,以推进一些关键项目,并保证任何人都可以使用工具和数据。”

iConserve的一些工作包括促进各种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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