基因揭示纽约鼠如何“征服”城市

 
 
基因揭示纽约鼠如何“征服”城市  
基因选择性清除帮助老鼠适应新环境  

图片来源：Gary Hershorn/Getty

美国繁华的大都市纽约，不仅仅是人类聚居地，更是老鼠的天堂。不论是在家中，还是在街头巷尾，你总能看见它们一闪而过的灵巧身影。据信，在纽约生活着约200万只老鼠。

这些老鼠很好地适应了都市生活，成为了“纽约鼠”。它们吃披萨、吃热狗，甚至吃沙拉，居住在地铁隧道，也可能出现在游乐场，足迹几乎遍布纽约的每个角落。

据《自然》报道，这些老鼠的基因组，为揭示它们是如何征服纽约等大都市提供了线索。一项本月发表在bioRxiv上的研究显示，遗传学家发现了数十种与饮食、行为和运动有关的基因，可能正是这些基因帮助纽约鼠征服城市、茁壮成长。

“作为一名进化生物学家，同时，也作为一个纽约人，我不禁对老鼠适应城市环境的方式感到惊讶。”哥伦比亚大学人口遗传学家Arbel Harpa说。他与福特汉姆大学进化生物学家Jason Munshi-South和旧金山州立大学的Pleuni Pennings共同领导了这项研究。

在寻找纽约老鼠进化的标志之前，研究人员首先要设法抓住它们。

2014年至2015年间，专攻城市进化和生态的Mushin-South团队从整个纽约市范围内，用培根、花生酱和燕麦混合的“美食”诱捕了近400只棕色老鼠（褐家鼠）。随后，研究人员对其中29（均来自曼哈顿）的全基因组进行了测序，并将它们与之前从中国东北部农村（据推测是褐家鼠的起源地）捕捉、测序的老鼠基因组进行了比较。

Harpak研究小组随后寻找基因组中含有变异的区域，这些变异可能正是使纽约鼠快速适应当地生活的关键。这种被称为选择性清除（由于受选择的连锁效应和突变的自然选择，一个突变位点相邻DNA上的核苷酸之间的差异下降或消除）的进化过程也发生在人类身上，例如扩散性的基因变异，使一些人类成年后仍能够消化牛奶。

扫描测序产生了包含数十个，在老鼠身上具有选择性清除特征的基因列表。其中包括一些与饮食、行为和行动能力相关的基因，这些或能反映出纽约鼠在这座“大苹果”城里生活的挑战和乐趣。虽然研究小组推测CYP2D1基因（该研究小组鉴定的一种可能对解除植物化合物毒素很重要的基因）可以让这些城市老鼠毫无负担地享用甘蓝沙拉，但科学家还不能说明这些基因组特征是如何在生物学上影响动物的。

Harpak认为团队得到的上述基因列表，是未来研究的起点。例如，在转基因实验室小鼠身上进行的试验，可以解释参与生长新神经元的基因突变，是否会改变小鼠的行为；还有，研究小组确定的与碳水化合物和糖代谢相关的其他基因，是否影响了小鼠的饮食。

哥伦比亚大学进化遗传学家和神经科学家Andrés Bendesky表示，研究人员发现的一些基因与大脑接线有关。研究人员推测，动物可能是通过改变神经回路来适应新环境的，但本目前还没有人证明这一点。

Harpak说，他和同事还希望通过观察19世纪纽约鼠的DNA，来确定这种选择性清除是什么时候发生的。他们计划从其他城市捕捉老鼠，看看它们的基因组进化方式是否与纽约鼠相同。

进化生物学家Hopi Hoekstra则根据近期她的一次失败捕鼠经历推测，来自其他城市的老鼠在基因上与纽约鼠可能会有一些差异。