基因分析显示鳄鱼的进化是由冰川周期的演化而重启的

研究人员在巴拿马的加勒比和太平洋鳄鱼的基因组中发现了冰河时代海平面变化的影响。鳄鱼是一种顽强的动物，它们的血统已经存留了2亿多年。作为非常熟练的泳者，鳄鱼可以长途跋涉，可以同时生活在淡水或海洋环境中。但它们不能在陆地上远行。据麦吉尔大学的研究人员称，美洲鳄（Crocodylus acutus）在新热带地区的加勒比海和太平洋沿岸被发现，但它们在巴拿马存在之前就来到了太平洋。

300多万年前，巴拿马地峡的形成改变了全球海洋环流，连接了北美和南美，建立了加勒比海。这导致了大陆上物种的广泛混合和海洋中的分离。在陆地上，来自北美洲的猛犸象、剑齿虎、马、骆驼等哺乳动物入侵南美洲，来自南美洲的巨地懒、犰狳、负鼠等奇怪的哺乳动物入侵北美洲。这一事件被称为 "美洲大交换"，而在海洋中则发生了相反的情况，在分离的太平洋和加勒比海水域中，珊瑚、蛤蜊和鱼类的新物种得到了进化。

麦吉尔和巴拿马的一组研究人员提出的问题是：太平洋和加勒比海种群之间的距离有多远，是否符合地质记录？研究人员长期以来一直怀疑，生活在太平洋沿岸的美洲鳄应该与加勒比海种群在基因上有足够的分化，成为独特的物种。

"我们假设我们会检测到太平洋和加勒比地区鳄鱼种群之间的显著遗传差异，这些种群在过去的300万年里是孤立的，"麦吉尔大学最近的博士毕业生何塞-阿维拉-塞万提斯（José Avila-Cervantes）说，他的导师是汉斯-拉尔森教授。

为了测试这一点，Avila-Cervantes从生活在巴拿马两岸的几个种群中捕捉并采集了鳄鱼的血液样本。回到麦吉尔大学后，他对它们的基因组进行了测序，以寻找它们DNA中的微小差异。他利用基因差异来估计种群之间存在多少进化分化和基因流动。有了这些信息，该团队发现太平洋和加勒比海的鳄鱼种群分离的时间只有10万年左右。

"这个分离时间与我们预期的300万年相差甚远，"麦吉尔大学Redpath博物馆馆长Larsson教授说。"但它确实符合冰河时代的最后一个冰川间期。"

冰河时代的冰川和间冰川周期标志着极地冰川高峰期与相对温暖的时期相隔。这些温暖的时期导致全球海平面比今天的水平上升了100多米。利用冰河时期的海平面记录，阿维拉·塞万提斯能够重建巴拿马在这些冰河时期的冷暖高峰期的样子。

"我们惊讶地发现，在温暖的冰川间期，巴拿马的大部分地区都在水下，海岸被咸水泻湖、小河和薄薄的陆地分开，"Avila-Cervantes说。"这些是我们认为鳄鱼能够从海岸到海岸自由通行的原因，也解释了为什么它们最古老的基因分离特征与这个时间相吻合。" 第二个更年轻的基因分离签名的时间是大约2万年前，与最后一个冰川周期相吻合，他们发现这使得巴拿马的宽度是今天的两倍，可能是这些鳄鱼的良好屏障。"这是首次将冰期冰川-间冰川周期与热带生物的进化相牵连的研究之一。"

然而研究人员发现，尽管冰川间歇期频繁，但每个海岸的种群之间还是存在一些基因差异，而且由于人类发展对栖息地的破坏，这种多样性正面临着风险。"在巴拿马运河附近的太平洋沿岸很难找到任何生活在太平洋沿岸的种群，"Avila-Cervantes说。

其中一个保存最完好的种群位于巴拿马运河中央的巴罗科罗拉多岛。"保护这个岛屿周围的种群可能是我们保护巴拿马美洲鳄独特遗传特征的最佳机会，"拉尔森教授说。"我们的研究不仅凸显了鳄鱼对古代气候变化的适应能力和它们在大型地质事件中的顽强生存能力，而且还凸显了它们对我们贪婪地改变其环境的需求的脆弱性。"