棕树蛇已成为世界上最著名的入侵物种之一——也是关岛电力公司持续的头疼问题,他们每年要处理数百起与蛇相关的停电事故。

这种蛇原产于澳大利亚和南太平洋,可能在二战后某个时候通过藏身军用货机到达关岛。它的到来带来了毁灭性后果:棕树蛇已导致关岛许多原生森林鸟类局部灭绝,在美国这片领土的部分地区,它们的数量高达每平方英里3万条。

这一入侵现象长期困扰生物学家,因为关岛的种群被认为始于少量蛇。如此有限的创始种群通常会造成严重的遗传瓶颈,降低物种的适应能力。但一项由布法罗大学领导、7月24日发表在《科学进展》上的新研究表明,棕树蛇拥有的遗传变异远超科学家此前认识。

来自布法罗大学和美国地质调查局的研究人员使用先进的长读长测序技术检查了蛇基因组的大片段。他们发现了数千个结构变异,包括被复制、删除或重排的DNA片段。许多变异集中在与免疫和嗅觉相关的基因中。

“棕树蛇可能不是高度多样,但它拥有被低估的重要遗传多样性来源,”研究通讯作者、布法罗大学生物科学系副教授Trevor Krabbenhoft博士说。

这种隐藏的遗传多样性可能有助于解释,一个仅由少数蛇建立的种群如何经受住近亲繁殖、适应关岛并如此急剧扩张。这一发现可能让几十年来试图控制关岛棕树蛇种群的机构感到沮丧——更大的遗传灵活性可能使这种入侵物种比先前假设的更具韧性。

同时,这些结果可能为种群小或高度近亲繁殖的濒危物种带来希望。“濒危物种可能拥有比我们意识到的更多的基因灵活性,”第一作者、Krabbenhoft实验室前博士生、现纽约州立大学奥斯威戈分校水生生物学家Christopher Osborne博士说。

当团队分析从美国地质调查局棕树蛇快速反应小组获得的样本时,他们在棕树蛇基因组中识别出超过1.9万个结构变异。这些变异并非随机分布——它们特别频繁地出现在涉及免疫功能和嗅觉(即嗅觉)的基因中。棕树蛇高度依赖嗅觉来导航和捕猎,其嗅觉基因中不寻常的多样性也可能有助于解释一个行为谜团:棕树蛇在其原生范围内以吃其他蛇而闻名,但在关岛几乎没有证据表明它们经常互相捕食。

“蛇增强的嗅觉可能使它们能够将彼此识别为更像兄弟姐妹——尤其是在高度近亲繁殖的情况下——而不是猎物,”Krabbenhoft实验室的博士后研究员Levi Gray博士说。

科学家们仍不清楚这些结构变异是在蛇到达关岛之前就已存在,还是有些是在入侵开始后出现的。确定这些变化出现的时间需要与来自原生范围的棕树蛇进行比较。正如Gray所说:“这些多样性中是否有一部分是在入侵后出现的?有可能,但我们必须对原生种群的蛇进行测序才能确定。”