与人为改造景观相关的反复基因组选择迹象：独立种群中Rhinella horribilis的研究

这对人类塑造的世界中的生命意味着什么

随着农田、城镇和道路的扩展，野生动物必须应对更高的温度、被污染的水塘和支离破碎的栖息地。本研究探问一种出人意料地有韧性的物种——巨蟾——如何在这些改变过的景观中得以存活。通过审视蟾蜍的DNA，研究人员表明生活在彼此独立且受人类改造的不同地区的种群，似乎在朝着对相同胁迫条件的类似遗传学解决方案演化。

生活在艰难环境中的蟾蜍

巨蟾（Rhinella horribilis）在墨西哥南部的农业和畜牧区散布的浅且常为暂时性的池塘中繁殖。这些池塘往往并不理想：常常炎热、曝晒、含氧量低，并富含来自邻近田地和聚落的溶解盐类与径流污染。然而该物种在这些地区却很常见，暗示它们可能在适应这些条件，而非仅仅是容忍。作者将注意力集中在塞拉玛德雷德尔苏尔山脉的两个此类景观上。尽管两地足够分隔，使得蟾蜍种群在遗传上相互独立，但两地都拥有长期的传统耕作史，最近因单一种植、化肥和农药的使用而加剧，从而构成了一个天然的快速适应实验场。

解读环境留下的遗传足迹

研究团队从两片景观中共采集了190只成年蟾蜍，提取DNA，并对基因组中数十万个位点的单核苷酸多态性（SNP）进行了扫描。随后他们检验某些遗传变体是否在具有特定环境条件（如更暖的水、更强的太阳辐射或更高的钾含量）的地点中持续更为常见。通过三种互补的统计方法，并仅保留至少被其中两种方法识别的DNA位点，他们将搜索范围缩小到每个景观中若干百个有前景的变体。这些“候选”位点与基因组其余部分不同，显著追踪气候和水质差异，暗示自然选择在偏向这些位点。

相同的压力，类似的遗传答案

接着，研究者测试了同一组变体是否能解释两片景观中的环境差异，并将其与大量显然中性的位点进行比较。候选变体在预测局地环境方面远胜于基因组中随机片段，即便将一地的候选位点应用到另一地区，这一模式仍然成立。这表明这些关联并非纯粹的统计噪声或种群历史的副作用。团队将这些变体映射到已知基因时，发现每个景观中受影响的基因有数百个，其中有34个基因在两地共享。统计检验显示，出现如此多共享基因，尤其是参与特定生物功能的较小子集，几乎不太可能由随机事件产生，这指向了对相似人类驱动压力的重复遗传响应。

发育、胁迫与免疫受压

这些共享基因并非随机分布：它们聚集在对胚胎生长、性别发育和免疫防御至关重要的过程上。其中若干与Notch信号通路有关，该通路在早期发育中引导细胞分化，并影响皮肤结构与色素。其他基因位于帮助细胞应对胁迫与器官形成的通路中，以及协助免疫系统识别并抵御微生物和病毒的信号通路。重要的是，这些基因中的遗传变体与严酷的水塘条件相关联——高水温、强太阳辐射、低含氧量和升高的钾含量。其他研究也已显示这些条件会改变蝌蚪的生长、生存和疾病易感性，提示这些通路的变化可能帮助蟾蜍在退化栖息地中加快发育、维持组织健康并抵御感染。

这对变化景观中的野生生物意味着什么

总体来看，研究显示在两片遗传上相互独立的区域中，巨蟾种群在面对由人类改造的环境中类似的热、光、差水质和病原体组合时，似乎正在发生平行演化。它们并不依赖某个单一的“超级基因”，而是利用一组现有基因来塑造发育与免疫，在胁迫环境中调整这些基因的使用方式。对非专业读者而言，核心信息是：某些物种可以迅速调整其生物学以在以人为主导的景观中生存——但这种韧性依赖于基础遗传多样性，且敏感的两栖动物可能不具备同样的能力。了解哪些基因与通路促成了这种适应，有助于科学家预测哪些物种可能应对持续的环境变化，哪些将需要最紧迫的保护援助。

引用: Soria-Ortiz, G.J., Vázquez-Domínguez, E. Signatures of repeated genomic selection associated with human-modified landscapes in genetically independent populations of Rhinella horribilis. Heredity 135, 289–298 (2026). https://doi.org/10.1038/s41437-026-00831-y

关键词: 两栖动物适应, 人为改造景观, 巨蟾基因学, 环境胁迫, 快速进化