由菲尔德博物馆 驯鹿地衣
荣誉:玛尔塔·阿隆索-加西亚 在加拿大北部，森林地面覆盖着驯鹿地衣
它们看起来像是由细小的灰色树枝组成的苔藓，但它们更奇怪:它们是复合生物，是一种真菌和藻类的混合体
它们是驯鹿饮食的主要组成部分，因此得名，森林依靠它们在生态系统中输送营养
至少在魁北克的部分地区，他们的性生活比科学家预期的要多得多
在《美国植物学杂志》的一项新研究中，研究人员发现，他们研究的驯鹿地衣具有意想不到的遗传多样性，这表明地衣之间的基因混合比科学家猜测的要多
“我们很惊讶，因为这种驯鹿地衣一直被认为主要是无性繁殖的克隆物种，”该论文的主要作者、魁北克拉瓦尔大学博士后玛尔塔·阿隆索-加西亚说
“它没有遵循预期的模式
" 驯鹿地衣双向摆动:它们可以通过孢子进行有性繁殖，也可以无性克隆自己
当真菌有性繁殖时，它们向邻近的真菌发出根状结构，并在接触时交换遗传信息
然后，它们释放孢子，即含有遗传物质的单细胞，随风传播并扩散
当它们着陆时，它们开始生长并产生一种新的小真菌，这种真菌在基因上不同于它的父母
另一方面，在无性克隆繁殖中，整个地衣(真菌和藻类)的一部分，称为叶状体，被掐掉并重新生长成一个与其亲本基因相同的完整生物体
这两种繁殖方法有不同的优点
菲尔德博物馆格兰杰生物信息中心的联合主任、该研究的合著者费利克斯·格雷韦说:“有性繁殖的成本非常高。”
“你必须找到你的伴侣，这比无性繁殖要困难得多
但是许多生物这样做是因为当你有这种遗传特征的结合和混合时，它使你能够长期剔除负突变和其他好处
" 驯鹿地衣生殖器官的显微照片
信用:金·达卢瓦兹 研究人员正在研究驯鹿地衣，以了解它们的遗传模式
阿隆索-加西亚说:“我们用基因序列来区分这种地衣种群之间的遗传关系。”
“我们测试了来自魁北克北部(哈德逊湾)的个体与来自南部(距离魁北克市两小时路程的国家公园)的个体在基因上是否不同
同时，由于其在火灾后的定居过程中的重要作用，我们评估了火灾后地衣的遗传多样性
" 地衣可以揭示野火是如何影响生态系统的
阿隆索-加西亚说:“野火是世界最北部森林中最严重的干扰，它在决定植物群落的分布和组成方面起着重要作用。”
“在北美东部，火灾后通常可以确定四个植被演替阶段
在第一阶段，结壳的地衣和苔藓占据了燃烧的表面
随后，土壤被杯状和角状地衣覆盖
在大约20年的时间里，这里的景观基本保持一致，直到取代以前植被的灌木地衣的出现
繁缕到达最后一个，通常是火灾后三四十年
“通过研究驯鹿地衣的遗传变异，研究人员希望了解火灾后地衣如何在一个地区重新定居
为了研究地衣的脱氧核糖核酸，研究人员碾碎地衣样本，提取它们的脱氧核糖核酸
但是地衣在这个过程中带来了额外的挑战，因为它们是由一种真菌和一种藻类(或一种进行光合作用的细菌)一起生活组成的
“这意味着所有的脱氧核糖核酸混合在一起，我们得到一个含有真菌脱氧核糖核酸和藻类脱氧核糖核酸的池，”格雷韦说
“我们必须仔细过滤和排序生物信息学的序列读数
“地衣的主体是由真菌组成的，所以研究人员想把重点放在真菌成分的DNA上
通过将这些DNA与现有的基因组进行比较，研究人员能够挑选出属于真菌的DNA，然后他们可以比较来自魁北克不同地区驯鹿地衣的真菌DNA
他们的发现令人惊讶:总的来说，地衣中的遗传变异比研究人员预期的要多得多，这表明存在欺诈行为
“一般的假设是这些驯鹿地衣主要无性繁殖，因为几乎没有证据表明它们产生孢子，但现在基因数据显示了所有这些多样性，这导致了可能是某种形式的性别的假设，”格雷韦说
覆盖着驯鹿地衣的加拿大森林
荣誉:玛尔塔·阿隆索-加西亚 “我们原以为北魁北克的地衣会比大花园国家公园的地衣更相似
然而，我们的结果表明碳不断迁移
整个北美东部种群之间的繁殖力，”阿隆索-加西亚说
“事实上，与普遍的看法相反，我们在物种中发现了许多生殖结构，这些结构是在有性生殖后形成的
" 但是，尽管地衣的基因混合明显比预期的要多，研究人员也发现，在森林大火之后，新长出的地衣在基因上与之前的相似
这是违反直觉的——当时的想法是小的克隆地衣碎片会在一场大火中被摧毁，地衣的复生会从其他地区随风而来的孢子中生长出来
“关于火灾后物种的遗传多样性，我们在四个演替阶段没有发现差异
这也令人惊讶，因为自上次火灾以来的时间增加了克隆片段成功到达这些地点的概率，增强了遗传多样性，”阿隆索-加西亚说
除了揭示驯鹿地衣隐藏的性生活，这项研究还可能对森林保护产生影响
阿隆索-加西亚说:“我们已经知道，上次火灾后的时间并不一定意味着更多的遗传多样性，所以北方森林的保护策略应该考虑到这一点。”
“保护一个地区的优先次序不应完全基于其年龄
这非常重要，因为资金通常是有限的，所以我们不能在整个森林进行保护活动
“简而言之:如果保护科学家想要保护地衣种群遗传多样性的森林区域，森林的年龄并不是多样性的唯一指标
Grewe补充了生物信息学在了解生物如何相互关联方面的重要性
“令人惊讶的是，今天我们可以使用生物信息学对种群的进化有如此详细的了解，”格雷韦说
“这是另一个很好的例子，说明测序技术的进步使我们能够比以往更详细地了解生物体的进化
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