野生动物怎样对抗气候变化？打破生殖隔离！

灰熊和北极熊杂交产生的灰北极熊，具备生殖能力。图片来源：Corradox

撰文｜Daniel Rubinoff

翻译｜孟凡琼

审校｜王昱

每个初中生都在课堂上学过物种的定义：同一物种的生物可以交配并产生可生育的后代。对于不满足这一条件的植物或动物，我们将它们称为不同的种。但有时想到同属于家犬亚种（Canis familiaris）的大丹犬和吉娃娃也符合这一定义，确实会让人有些困惑。总的来说，它能很好地描述我们身边的生物多样性。除非，这个定义本身就是错误的。

不久之前，科学家掌握的基因测序技术还只能检测生物的一小部分 DNA。这仅能提供该生物体遗传信息的概况，例如它是否是杂交品种等。科学家利用这些 DNA 的片段来推测两种生物的关系。而现在，我们已经能够快速准确地测序整个基因组。对于每种生物包含的的几百万条 DNA，我们能够检测其中的大多数，最终却发现 " 物种 " 间的界限并不像我们想的那样清晰。

杂交生物携带多个物种的 DNA。由于它们的上一代打破了生殖隔离，科学家本认为这些不幸的生物不能再次繁殖。但新的基因数据提供了越来越多的证据，表明物种间并非无法交换基因，这种情况违背了我们熟知的演化规则，甚至可能发生在亲缘关系不那么近的物种之间。

狮子和老虎杂交产生的狮虎（liger）。图片来源：Ali West

雄性狮狮虎，由雄性狮子和雌性狮虎杂交产生（liliger）。图片来源：A.C. Tatarinov

干旱、洪水和热浪等极端气候的增多，逐渐破坏了许多生物赖以生存的稳定生态环境，而这些杂交物种或许能比它们的祖先更好地应对气候的变化。

通常，每个物种都会演化出它独有的优势基因，一个个小的基因突变或对或错，积累有利基因的过程漫长而艰巨。当不同的物种杂交时，一个物种可以通过与杂交种交配，直接获得另一个物种演化出的有利基因，与常规的演化过程所用的时间相比，这仅仅是一瞬间。这种 DNA 的重组有时可以给一个物种带来巨大的优势，比如更强的抗病能力或对新环境的适应能力等。

杂交让物种可以像交换卡片一样快速交换它们最好的基因。这不仅不像我们想象的那样有害，还能作为基因升级的快速途径，为许多动植物带来益处。虽然许多杂交的个体并不总能成功繁殖，甚至大多数情况下都存在先天缺陷，但基因组学明确表明：杂交生物有时可以找到交配对象并繁殖，最终将新的基因组合融入其中一个亲代血统中。

这与在气候变化中幸存有什么关系呢 ?

杂交对于抵御气候变化具有深远的影响——智人就是一个很好的例子。科学家长久以来认为，当人类祖先和尼安德特人（Neanderthal）共同在地球上生活时，杂交让我们获取了尼安德特人在欧亚大陆生活几千年磨练出来的生存基因，使人类的免疫应答变得更快，紫外线吸收能力也更强。在人类走出阳光充足的非洲大陆时，这些基因帮我们抵御新的病原体，适应欧亚较为黑暗寒冷的气候，给我们带来了巨大的帮助。基因组技术的发展使我们了解到，大多数欧洲人和亚洲人的 DNA 中都有 2%-4% 可以直接追溯至尼安德特人。由于它们为人类物种带来了显而易见的好处，大多数人的基因组中都包含一些来自智人以外的基因。

在克罗地亚的文迪亚洞穴挖掘的骨头碎片，被认为来自三位女性尼安德特人。图片来源：Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology / Frank Vinken

物种杂交的灵活性并不仅仅被自然演化所允许，演化甚至促进了物种杂交本身。那些利用杂交带来的优势，极大提高了自身适应能力的物种有更多的长期生存机会，同时它们或许能够更好地应对加剧的环境变化和随之而来的不稳定因素。

近日有新闻报道，华盛顿颁布的一项气候法案预期将在未来几十年中，大大降低美国的碳排放量。这是向正确方向迈进的一小步，但对于很多受到气候变化威胁的物种来说，它还是来得不够及时。去年秋天，美国鱼类及野生动物管理局（U.S. Fishand Wildlife Service）公布了 23 种灭绝的动植物物种。随着气候愈发不稳定，这份名单也会变得越来越长。气候变化已经从一个抽象的预测成为了不断加剧的全球性灾难，将为生物多样性带来更加严峻的考验。

然而，大自然的适应力还留给了我们一线希望。

如果我们留出足够的自然环境，让不同的物种在此繁衍，和其他物种接触，让有利的基因在物种间传递下去，那么进行杂交的物种很有可能挺过这场气候灾难。这只是通向生存的一条潜在途径，并不是保障。杂交不是魔法，由于人类对动植物栖息地过度的破坏和快速的气候变化，大多数物种并没有足够的时间和机会通过杂交受益。但这也并不是死路一条，我们为减缓气候变化和保护自然环境做的任何事情，都会给生物多样性带来新的机会。虽然人类活动可能还会导致其他物种的灭绝，但希望基因交换，这一长久以来没有被明确认识到的现象，可以为某些物种提供一个我们意料之外的方法，帮助它们避开灭绝的命运。