サーモンの複雑な移動
サーモンの移動は遺伝子と環境要因の関係を明らかにする。
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毎年、多くの動物が食べ物を見つけたり、繁殖したり、厳しい天候から逃げるために大きな群れで移動するんだ。昆虫や鳥、爬虫類、大型哺乳類、魚などが含まれるよ。その中でも、サーモンの移動は特に注目されるんだ。サーモンは海から淡水の小川に戻って産卵するために旅をする。この旅はサーモンだけじゃなく、彼らを食料にしている他の動物や人間にも影響を与えるんだ。
異なる流域での生活
サーモンはさまざまな環境に住んでいる。それぞれの場所は異なる生活条件を持っていて、サーモンが時間と共にどのように適応するかを形作るんだ。一部のサーモンの個体群は、特定の生息地に基づいて独自の特徴を発展させることもあるよ。サーモンにとって、淡水に移動するタイミングが繁殖能力に影響する重要な要素なんだ。
移動のタイミング、つまり「ランタイミング」はサーモンの繁殖成功には欠かせないんだ。このタイミングは水の条件、例えば温度や流れに基づいて調整されると考えられているんだ。成功裏に繁殖するために。
移動のタイミングの遺伝学
ランタイミングはサーモンにとってすごく大事だから、科学者たちはそれを決める遺伝的要因に興味を持っているんだ。研究によると、ランタイミングに影響を与える遺伝的変異がかなりあることが分かっている。つまり、異なるサーモンの個体群は遺伝的な違いから異なるランタイミングを持っているってわけ。
長い間、ランタイミングは多くの小さな遺伝子によって制御されていると考えられてたんだけど、最近の研究では、移動のタイミングに強い影響を与える特定の遺伝子や染色体の領域が見つかったんだ。例えば、アトランティックサーモンやチヌークサーモンには、移動のタイミングのばらつきを説明する特定の遺伝子領域が特定されているよ。
異なるサーモンの個体群
ランタイミングのばらつきは季節間の大きな違いだけじゃないんだ。一部のサーモン種、特にソッカイサーモンでは、数週間の短い期間でのランタイミングのばらつきがあるんだ。これらの違いは、産卵地の温度の違いなど、環境の変化によるものだと考えられているよ。
異なるランタイミングを持つことは、もし一つの魚群にとって条件が悪くなっても、全ての魚が影響を受けないようにするのに役立つんだ。この戦略によって、サーモンはリスクを分散させて、捕食者に長い期間食料を提供することができるんだ。
ピンクサーモンとそのユニークな系統
最も一般的な太平洋のサーモンであるピンクサーモンも面白いランタイミングのばらつきを示しているよ。彼らは偶数年と奇数年の系統があって、これらの2つのグループは別々に繁殖して、遺伝的には混ざらないんだ。同じ小川に住んでいるのにね。これらの違いにもかかわらず、両方のグループは似たような環境的な課題に直面しているんだ。
研究によると、これらの2つの系統は異なっているけれど、時間が経つにつれて地元の条件に適応することができることが分かっているよ。ただ、両方の系統は1970年代以来、移動のタイミングに変化を経験していて、それはおそらく暖かくなった流れの温度が原因なんだ。遅れて到着するものは生き残る可能性が低いんだ。
アラスカでのピンクサーモンの研究
アラスカでは、研究者たちがアウククリークのピンクサーモンを研究しているんだ。このエリアはサーモンに影響を与える異なる条件を持ったユニークな生息地なんだ。科学者たちは1980年から毎年小川に戻るサーモンの数を数えている。このデータは魚の移動パターンの変化を理解するのに役立つんだ。
研究は偶数年と奇数年の系統内での違いにも焦点を当てているよ。両方のグループには、約20日差の早期と遅期のランがあるんだ。実験は、これらのランの間に遺伝的な違いがあることを示唆しているよ。
研究手法
ピンクサーモンの遺伝的な違いを探るために、科学者たちは全ゲノムシーケンシングを使ったんだ。早く戻るサーモンと遅く戻るサーモンのDNAサンプルを分析して、ランタイミングに関連する重要な領域を特定したんだ。
分析の結果、早期と遅期のピンクサーモンのランの間に顕著な違いを示す特定のゲノム領域が明らかになったんだ。これらの発見は、小さな遺伝的変化が移動のタイミングに大きな影響を与えることを強調しているよ。
種間の遺伝的違い
研究者たちは、ピンクサーモンの遺伝的な違いがソッカイサーモンとどのように比較されるかも調べたんだ。両方の種はランタイミングに関連する類似の領域を持っていることが分かったよ。ただ、分岐のパターンは異なってたんだ。ソッカイサーモンでは、ピンクサーモンで特定された主な遺伝子に加えて、複数の遺伝子が個体群の間で顕著に異なっていたんだ。
これらの違いを示す遺伝的領域は、ランタイミングが多くの要因に影響される可能性があることを示唆しているよ。各種は自分たちのユニークな環境に適応してきた結果、時間と共に多様な遺伝的変化が起こったんだ。
保存と将来の影響
サーモンのランタイミングの遺伝的基盤を理解することは、彼らの保存にとって重要なんだ。もし単一の遺伝子や領域がこの特性に大きな影響を与えるなら、サーモンが変化する環境条件により早く適応できるのを助けるかもしれないよ。この適応能力は、特に気候変動が続く中でめちゃくちゃ大事なんだ。
研究者たちがこれらの遺伝的要因を調査し続けることで、異なるサーモンの個体群が将来の環境変化にどのように反応するかをよりよく理解できるようになるんだ。そうすれば、遺伝的多様性を維持するための保存活動を調整して、これらの課題に対する彼らの弾力性を確保できるようになるんだ。
まとめ
大規模な動物の移動、特にサーモンの移動は、遺伝学と環境要因の間の複雑な相互作用を明らかにしているよ。ピンクサーモンとソッカイサーモンの研究は、ランタイミングが特定の遺伝的領域に影響されていることを示しているんだ。これらの洞察は、サーモンの生物学の理解を深めるだけでなく、彼らの生息地の将来の変化に耐えるためにサーモンの個体群間の遺伝的多様性を保存する重要性を強調しているんだ。
タイトル: A major effect locus involved in migration timing is shared by pink and sockeye salmon
概要: Migration is an important component of the life cycles of many organisms and differences in migration timing can greatly influence fitness. Variation in migration timing (hereafter referred to as run timing) is found in many salmon species and contributes to the portfolio of life history diversity that is vital for maintaining healthy populations. Pink salmon (Oncorhynchus gorbuscha) are composed of temporally isolated lineages that spawn in even and odd years. Here, we focus on early and late runs of pink salmon in Auke Creek, Alaska, which spawn a few weeks apart in the same {approx}50m stretch of stream. We conducted low coverage, whole genome sequencing on pink salmon from the early and late runs of both even and odd lineages to investigate the genetic basis of run timing in this system. Within the even lineage we detected a major effect locus displaying high genetic divergence between early and late run individuals on chromosome 10 of the pink salmon genome. This same locus showed a lower - but still elevated - amount of genetic divergence in the odd lineage. The region of high divergence includes the Leucine Rich Repeat Containing 9 gene (lrrc9), and genetic divergence was substantially reduced outside of this gene. The lrrc9 gene also shows high divergence between two ecotypes of sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) that differ in both run timing and spawning habitat. Comparison of the lrrc9 gene region in pink and sockeye salmon shows that variation within this gene is associated with run timing in both species. However, the polymorphic sites (i.e, SNPs) and run timing alleles are unique to each species and arose from independent mutations following divergence from a common ancestor. These results demonstrate that adaptation in pink salmon can occur at small temporal scales and that complex traits can be controlled by similar genetic mechanisms in multiple species.
著者: Patrick D Barry, D. A. Tallmon, N. Howe, D. Baetscher, K. D'Amelio, S. Vulstek, J. Russell, A. J. Gharrett, W. Larson
最終更新: 2024-04-01 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.30.587279
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.30.587279.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
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