人类长期以来影响着物种的分布和生存。值得注意的是,我们的行动加速了气候变化和跨洋物种的引入,往往导致物种生态范围的扩大。这会影响生物体之间的相互作用和病原体的传播。
然而,人类活动也可能产生更间接和不太明显的影响。这是因为相互作用也可以通过遗传物质从一个物种转移到另一个物种而发生在 DNA 水平上。这种现象被称为水平基因转移,与从父母到后代的垂直基因转移相反。
尽管水平转移在细菌中更为常见,并且因其在抗生素耐药性传播中的作用而最常被讨论,但水平转移也可以影响动物的进化。
就动物而言,DNA 中移动的主要成分称为转座元件,也称为转座子或“跳跃基因”。在其活性形式下,转座子可以在基因组内移动,并且通常在此过程中进行复制。插入基因或调控序列可以改变细胞功能,并最终损害或改善生物体的生存和繁殖。
“转座子可以在多个相关物种之间非常快速地传播并跨越很远的距离”
尽管这种基因组变化有利于适应,但生物体表现出各种防御机制来防止过度的 DNA 重排。然而,转座子可以通过转移到尚未形成这种防御能力的不同物种来避免这种情况。转座子旅行的方式尚未阐明,但一组拟议的媒介——可以说是宇宙飞船——是可以感染相关物种的病毒。这与某些病毒将其 DNA 插入宿主 DNA 的能力有关。如果在感染过程中,病毒意外地摄取了转座因子,它可能会将其携带到另一个生物体中。
生态重新分配后,两个新物种可以接触。如果发生水平转座子转移,这可以促进分子生态系统的变化,并可能推动受体物种的进化。
最近的一项研究通过分析果蝇的 DNA 序列并构建进化树,研究了果蝇物种之间几种转座子的运动。值得注意的是,常见的果蝇 黑腹果蝇 已经变得国际化,因为它的范围现在横跨除南极洲之外的每个大陆。
因为 果蝇 这些苍蝇主要以腐烂水果上的酵母菌为食,通过水果的运输和贸易广泛传播。因此,国际化 果蝇 可以到达以前未遇到的相关物种,可能导致转座因子的获取和传播。这与之前的发现一致,即地理邻近性和系统发育相关性增加了昆虫的水平转移。
“生物体基因组的这种加速变化可能会产生严重的生态后果”
研究表明,国际化 果蝇 获得两个转座子, 剥壳者 和 斯波因克 (以 Pokémon 命名),大约 200 年前抵达美洲。这似乎引发了一系列的入侵,因为世界性物种随后将这些元素传播到非洲和印度洋更遥远的特有物种。这些入侵发生在最近 50 年之内,说明转座子如何在世界性物种的帮助下在多个相关物种之间非常迅速地传播并跨越很长的距离。
水平转座子转移增加的影响很难预测。但是,昆虫和其他生物体基因组的这种加速变化可能会产生严重的生态后果。主动转座子的引入可能会影响物种在当前环境中的生存以及其适应不断变化的条件和栖息在新生态位的能力。
由于物种之间复杂的相互作用,这种变化最终可能会影响整个生态系统。重要的是,果蝇并不是唯一一种基因组可能受到人类活动影响的昆虫。由于植物的过度进口,许多昆虫被转移到新的栖息地。由于昆虫的入侵滞后于植物,科学家预计,继近年来发生的植物入侵之后,还将出现数千种新的昆虫入侵。
“研究表明,国际化的 果蝇 获得两个转座子, 剥壳者 和 斯普因克”
当然,评估人类活动驱动的水平转座子转移的影响是非常具有推测性的。毕竟,全基因组测序和分析在过去 20 年才变得普遍,而水平转移事件的特征仍然很差。然而,已经确定基因的水平转移是进化的主要贡献者。值得注意的是,从细菌和真菌中获取 DNA 极大地促进了从藻类到陆地植物的进化。
重要的是要了解人类活动如何在多个复杂尺度上影响生态系统。从影响栖息地的气候变化到充当洲际基因旅行桥梁的贸易和运输,我们继续以不可预测的方式塑造我们的星球。

