近亲繁殖导致濒临灭绝的虎鲸数量下降

太平洋西北部濒临灭绝的南方驻留虎鲸种群规模小且与世隔绝，导致近亲繁殖水平很高。根据发表在《自然生态学与进化》杂志上的研究，这种近亲繁殖导致了它们的衰落，随着周围虎鲸种群数量的增加，这种情况还在继续。

这项开创性的新研究将现代基因组学与数十年的仔细实地观察相结合。一个国际研究团队填补了我们对南方驻留虎鲸种群为何无法繁衍生息的理解上的一个重大空白。

来自 73 头鲸鱼种群的新测序基因组表明，近亲繁殖是一个重要问题，除了人类影响(例如几十年前的海洋公园捕获)之外。导致它们数量减少的其他众所周知的因素包括干扰、污染物和可能的猎物限制。

通过减少它们的存活率，近亲繁殖可以将鲸鱼的寿命缩短近一半。如果没有来自其他种群的基因流入或环境条件的其他一些重大改善，近亲繁殖可能会继续减少。

研究人员总结说：“这些结果表明，近亲繁殖衰退可以大大限制濒危种群的恢复。”

NOAA 渔业西北渔业科学中心的研究遗传学家、这项新研究的主要作者 Marty Kardos 说：“对于所有关心与西北地区密切相关的独特虎鲸种群的人来说，这都是一个坏消息。” “与此同时，这开始回答长期存在的问题，即为什么大量的恢复工作没有产生我们希望的结果，以及未来的选择可能是什么。”

南方居民基因组测序

该研究包括2018 年开始的南方居民基因组测序的第一个重大发现。它是与基因组学公司 BGI 和大自然保护协会合作进行的。该项目已经解码了大约 100 头南方常驻虎鲸的 DNA，其中包括一些近年来死亡的虎鲸。它还研究了东北太平洋其他种群的鲸鱼。

“很长一段时间以来，我们一直在努力理解为什么这个种群的存活率和出生率一直低于该地区的其他虎鲸，这项研究强调了近亲繁殖个体与死亡风险增加之间的密切联系，”埃里克沃德说，科学中心的统计学家和该研究的合著者。“这是我们以前从未有过的观点，它开始填补我们理解上的空白。”

应对已知威胁

从历史上看，研究人员一直关注南方居民面临的三个主要威胁：

鲑鱼猎物的波动

有毒污染物

来自船舶和其他船只的干扰和噪音

NOAA 渔业的2008 年恢复计划将近亲繁殖列为一个问题，但直到最近，科学家们才拥有衡量其对种群影响的技术。

新的研究表明，近亲繁殖严重限制了种群的增长和恢复，使鲸鱼更容易受到其他威胁。西雅图西北渔业科学中心负责鲸鱼实地研究的研究科学家布拉德汉森说，这凸显了通过恢复鲑鱼栖息地和其他方式解决鲸鱼面临的其他威胁的紧迫性。

“鲸鱼不一定死于近亲繁殖本身，它们过早死亡是因为近亲繁殖使它们更容易受到疾病或其他问题的影响，”他说。“我们需要尽量减少这些因素产生影响的可能性。”

近亲繁殖缩短寿命

虎鲸在 10 岁左右首次繁殖，并在 20 岁出头达到繁殖高峰期。新的分析显示，与近亲繁殖最少的个体相比，高度近亲繁殖的南方居民在那些黄金时期存活到 40 岁的机会不到一半。近亲繁殖水平低的雌性鲸鱼的寿命足以在其一生中平均产生 2.6 个后代。近亲繁殖程度高的人在较短的一生中平均生育 1.6 个后代。

动物种群必须每只雌性至少产生两个幸存的后代才能保持稳定或增加数量。

野生动物管理者通常通过在动物园或水族馆圈养繁殖，或通过从其他地区引入动物来增加遗传多样性来解决小种群的近亲繁殖问题。然而，这不太可能帮助选择不与其他虎鲸繁殖的南方居民。众所周知，它们会在自己的家乡水域遇到其他虎鲸，但只在自己的种群内繁殖。

在 1960 年代和 70 年代，海洋公园从萨利希海移除了大约 50 头常驻虎鲸。其他人在俘虏中丧生。大多数是南方居民虎鲸。这减少了已经孤立的种群的遗传多样性。这也可能使该种群处于竞争劣势，因为东北太平洋的其他食鱼虎鲸种群数量增加了两倍，对鲑鱼猎物造成了更多竞争。

少数鲸鱼占主导地位

早期的基因研究由西北渔业科学中心的资深科学家迈克尔福特领导，他是当前研究的合著者。它表明南方居民经常在他们的家庭群体中交配。2018 年的分析发现，自 1990 年以来，科学家们从中提取了样本，其中一半以上的小鲸鱼是两只雄性鲸鱼的父亲。少数鲸鱼的主导作用阻止了基因混合，否则可能有助于避免近亲繁殖和适应环境变化。

南方常驻鲸群中的 76 头濒危鲸鱼中，当时只有大约 26 头在繁殖。减少种群的有效规模会增加近亲繁殖的可能性，并损害个体动物的生存。这种生存率下降导致人口增长缺乏持续性，包括从 1990 年代中期的近 100 头鲸鱼减少到现在的 73 头。

科学家们使用模型来预测人口的未来，假设环境条件是过去几十年的平均水平。当他们假设所有鲸鱼的生存概率与近亲繁殖最少的动物相同时，种群数量就会增加。然而，当他们应用近亲繁殖种群的实际生存几率时，这个数字下降了。

“如果认为这是近亲繁殖导致下降的唯一原因，那将是错误的，”沃德说。“在过去的 50 年里，这个人口受到了多重压力的影响，各种威胁对南方常住人口的相对影响随着时间的推移而波动。这些综合影响，再加上虎鲸的交配系统——只有少数雄性为基因库做出贡献——可能使近亲繁殖在近年来成为一个更大的威胁。”

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