海洋霸主的遗传缺陷？无法破解的大白鲨DNA之谜 - 在冰河时期幸存下来的顶级捕食者身上发生的不可思议的分歧

“双重基因故事”变得更加奇怪

没有哪种海洋捕食者比大白鲨更有名，但它的遗传历史是世界上最难解的谜团之一。IFLScience发布了一篇新的综述文章，介绍了最新研究如何试图打破长期以来的常识，并以研究人员的“结论是‘不知道’”作为结尾。问题的核心是，核DNA在不同地区之间非常相似，但线粒体DNA（mtDNA）在不同地区之间却有很大差异，这就是所谓的“双重故事”。 

冰期造成的瓶颈，以及三个群体的形成

研究团队利用包含核基因组和母系遗传位点的大规模数据，首先重建了过去的种群动态。结果显示，大约1万年前的最后冰期末期，大白鲨在印度-太平洋南部几乎处于“海洋封闭”状态，缩减为一个单一且高度混合的种群，并且大约7,000年前开始重新分化，形成了目前的三个遗传群体（南半球、北大西洋、北太平洋）。全球总个体数仅约2万只。 Florida Museum

这一重建与冰川封锁海水、海平面下降约40米的地质事实相一致。冰川融化后，北方资源恢复，猎物如海豹变得丰富，大白鲨据推测重新扩张。 Florida Museum

持续20年的“雌性归巢、雄性游动”假说的再检验

始于2001年的经典研究提出了解释：雌性每年几乎返回同一繁殖地（归巢性），因此mtDNA在地区间分化，而雄性通过广泛游动使核DNA均质化，这成为了之后的常识。然而，这次研究发现，核DNA中完全没有“归巢的痕迹”，并且即使在考虑了mtDNA的分化速度的模拟中，这一解释也无法达到观察到的差异程度。也就是说，单靠这一假说无法解释现象。 Florida Museum

“残酷致命”的选择？仍在继续的死胡同

是什么导致了仅mtDNA的强烈分化？在小种群中容易发生的遗传漂变不会只选择性地影响线粒体而不影响核DNA，因此被排除。自然选择仍是候选，但在小种群中仅对mtDNA产生如此大差异需要“残酷致命”的选择，研究团队表示。目前没有确凿证据，“诚实的答案是，我们不知道”——这是最新的科学结论。 Florida Museum

基础知识：核DNA和mtDNA有什么不同？

核DNA从父母双方继承，承担大部分形态和行为等“全身设计图”。另一方面，mtDNA在许多动物中是母系遗传的，与细胞的能量代谢密切相关。水温、运动方式、食物资源等环境因素对mtDNA变异的适应性影响的可能性长期以来一直在讨论，但这次大白鲨的“核DNA均质，线粒体极端不均质”组合依然难以解释。 PNAS

研究的原始信息在PNAS

这项研究的同行评审论文发表在PNAS，直接在基因组范围内检验了雌性偏向的分散（归巢性）假说。此外，美国佛罗里达自然史博物馆的研究新闻简明总结了冰期瓶颈后的恢复过程以及常识的否定和保留。想了解更多细节的读者可以参考这两者。 PNASFlorida Museum

为什么“谜团”很重要

顶级捕食者的遗传结构可以成为整个生态系统稳定性和恢复力的指标。**种群数量少（约2万）**这一事实表明，气候变化和猎物重新分布可能会加剧其影响。此次结果具体指明了下一步实验和观察的方向，包括**采集设计（在哪里、何时、从雌性还是雄性采集）**、能量代谢基因的功能解析、温度梯度下的选择压力估计等。 Florida Museum

媒体和社交媒体的反应

这一“奇怪的结论”迅速在各大媒体中传播。ScienceAlert、Discover、Interesting Engineering等介绍了要点，“常识被试验否定”以及“我们毫无头绪”的评论成为标题。 ScienceAlertDiscover MagazineInteresting Engineering

研究母体佛罗里达自然史博物馆在X（前Twitter）上发布**“核与线粒体DNA的奇怪差异令研究人员困惑”**。Facebook和Threads上也有类似的公告，评论区中有“这可能需要重写教科书”“增加样本数量应该能看到更多”这样的科学意见，还有“与全球变暖和人为压力有关？”这样的联想。 X (formerly Twitter)FacebookThreads

另一方面，IFLScience的原创文章对冰期后的恢复历史和三个群体的当前分布、常识的再检验进行了清晰的整理。读者评论中也有“科学诚实承认‘未知’的态度很好”这样的声音。 IFLScience

下一步：需要验证的假说

• 环境选择假说的精确检验：重新评估mtDNA相关的代谢途径（复合体I〜V）的非同义替换与水温、游泳方式的相关性。 PNAS

• 雌雄和年龄构成的时间序列采样：为排除归巢在核DNA中不留下痕迹的原因候选，设计分开成鱼和未成鱼的分析。 Florida Museum

• 广域样本的扩充：在北太平洋、北大西洋和南半球的边界区域（可能发生混杂的走廊）进行重点采集。 Florida Museum

结语——“不知道”是起点

科学有时以“不知道”作为最具吸引力的答案。大白鲨的“双重基因故事”是常识的检验引发谜团深化的一个好例子。下一步可能是功能、环境和历史的实证连接。未解之谜越多，研究越向前推进。 PNASFlorida Museum

由Froala Editor提供