从湖泥中培育出来的几十年前的甲壳类动物放弃了揭示进化过程的遗传秘密

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，通常是通过努力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·韦德和生物学博士候选人马修·韦尔塞贝通过对来自受污染湖泊的水溞(一种水生甲壳类动物)的基因组进行测序，证明了快速进化的作用。

这项研究作为Wersebe博士论文的一部分进行，最近发表在《美国国家科学院院刊》上。Wersebe和Weider从湖泊沉积物中复活了几十年的水蚤休眠卵，这种方法被称为复活生态学，在过去的几十年里，Weider的实验室一直在改进这种方法。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和进化。

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

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，它们一直作为世界各地实验室的重要测试生物体，因为它们对化学品等许多环境压力源非常敏感。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，帮助保持湖泊和水库水的清洁，并作为休闲和具有重要商业价值的鱼类的食物。

Wersebe和Weider的结果表明，快速适应盐污染可能使水溞湖在人为盐碱化面前持续存在，维持水溞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人群的潜在基因构成。

在过去的几年中，许多研究人员发表了确定湖泊盐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，进化的影响并不为人所知。通过他们的研究，Wersebe和Weider报告了在与渗透调节和离子调节相关的基因附近的整个基因组中自然选择的特征，这是处理高盐的关键过程。表征克隆的耐盐性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结合最新技术进步的未来研究的第一步，例如CRISPR基因编辑，允许创建全面的基因型-表型图谱并预测遗传变异在创造不同形式和功能方面的作用，”维尔塞贝说。“事实上，我们发现了一个很有前途的基因，它在较老的水蚤中似乎无法正常工作，但该基因的功能性拷贝的频率正在增加——真正的进化正在发生。”

未来使用这些先进技术将非功能性基因剪切和粘贴到水蚤中的研究将是更好地探索突变对耐盐性等复杂表型性状影响的一种方法。