甲壳类动物放弃了揭示进化行动的遗传秘密

人类活动正在以前所未有的速度改变环境。植物和动物种群必须努力跟上这些人类加速的变化，通常是通过试图快速进化出对不断变化的条件的耐受性。

俄克拉荷马大学的研究人员、生物学教授劳伦斯·韦德(Lawrence Weider)和生物学博士候选人马修·韦尔塞贝(Matthew Wersebe)通过对来自污染湖泊的水生甲壳类动物水蚤种群的基因组进行测序，证明了快速进化。

这项研究是作为Wersebe博士论文的一部分进行的，最近发表在《美国国家科学院院刊》上。Wersebe和Weider从湖泊沉积物中恢复了几十年前的水蚤休息卵，这种方法被称为复活生态学，在过去的几十年里，Weider的实验室已经改进了这种方法。然后，他们对来自不同时间点的54个不同水蚤个体的整个基因组进行了测序，使他们能够研究种群的遗传学和进化。

水蚤是从位于明尼苏达州奥克代尔的坦纳斯湖收集的。坦纳斯湖遭受了严重的盐污染，这是由于在其流域广泛使用道路除冰盐。

水蚤，也称为水蚤，在环境监测中起着至关重要的作用。例如，一个多世纪以来，它们一直是世界各地实验室中重要的测试生物，因为它们对化学品等许多环境压力源敏感。在自然界中，水蚤是全球淡水食物网中的关键物种，它们以藻类为食，以帮助保持湖泊和水库水的清洁，并作为休闲和商业重要鱼类的食物。

Wersebe和Weider的结果表明，快速适应盐污染可能使水蚤湖在面对人为盐碱化时持续存在，维持水蚤支持的食物网和生态系统服务。然而，这些人群的适应能力将取决于这些变化发生的速度以及受影响种群的潜在基因组成。

在过去的几年里，许多研究人员发表了确定湖泊盐碱化范围和规模的结果，最近的研究强调了生态影响。然而，迄今为止，进化的影响尚不清楚。通过他们的研究，Wersebe和Weider报告了整个基因组中与渗透调节和离子调节相关的基因附近的自然选择特征，这是处理高盐的关键过程。对克隆的耐盐性进行了表征，揭示了遗传变化可能是快速进化的基础的证据。

“像这样的工作是设计未来研究的第一步，结合最近的技术进步，如CRISPR基因编辑，允许创建全面的基因型到表型图谱，并预测遗传变异在创造多样化形式和功能中的作用，”Wersebe说。“事实上，我们发现了一个有前途的基因，它似乎在较老的水蚤中不能正常工作，但该基因的功能拷贝正在频率增加 - 真正的进化在行动。

使用这些先进技术将非功能性基因剪切并粘贴到水蚤中的未来研究将是更好地探索突变对复杂表型性状(如耐盐性)的影响的一种方法。