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气候变化或能影响雄性动物生殖能力,严重的可导致物种灭绝

2018-11-28
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全球气候变化对人类生存环境的影响,想必大家都已有所听闻,但东英吉利大学(University of East Anglia)的一项新研究却发现,气候变化还可能会对雄性的生殖能力构成威胁。


在发表于《自然通讯》杂志上的论文中,研究人员指出,热浪(heatwave,持续性极端高温天气)会破坏昆虫的精子,并对后代的生殖能力构成负面影响。


研究人员认为,这种由持续性极端高温天气对雄性生殖能力所构成的影响,或能解释众多由气候变化对生物多样性所造成的影响,比如物种灭绝。


图丨热浪下的城市(来源:Frank Neulichedl)


领导此项研究的东英吉利大学生物科学系 Matthew Gage 教授说:“我们此前就知道生物多样性正在受气候变化影响,比如热浪等极端天气事件会减少生物的数量,而过于剧烈的温度变化则有可能会导致局部灭绝,但造成这些现象的具体原因和具体的影响程度都很难说。现在我们的研究显示,造成这种现象的原因之一可能与精子有关,因为精子的质量对气候变化十分敏感。


杀死精子的高温天气


研究人员首先将两组红色面粉甲虫(Tribolium castaneum)分别放置于模拟的高温环境和持续 5 天的热浪环境中,并观察高温对甲虫生殖能力的影响。其中,高温环境比甲虫的适宜生存温度高 5 摄氏度,热浪环境则比甲虫的适宜生存温度高 7 摄氏度。


结果表明,热浪显著减少了雄性甲虫的精子数量,而第一波热浪过后的第二波热浪则几乎杀死了雄性甲虫的全部精子。虽然热浪对雌性甲虫的生殖能力几乎没有影响,但由于雄性生殖能力下降,甲虫群体的整体生殖能力还是会因热浪而显著下降。


图 | 红色面粉甲虫的精子(图源:University of East Anglia)


根据研究所收集的数据,第一波热浪会使雄性精子的数量减少约四分之三,即便还有约四分之一的剩余,但在生殖过程中已经很难成功进入雌性体内完成受精,与对照组相比大多数在受精前死亡。


除了精子的数量和质量会受到热浪影响,雄性甲虫的交配行为也会减半。论文第一作者 Kirs Sales 说:“影响的程度很惊人,但我们发现热浪还将对受热浪影响的甲虫的后代构成影响。”


还会影响后代


Kirs Sales 说:“数据表明,经历了相隔 10 天的两波热浪后,雄性甲虫不仅生殖能力近乎丧失,其后代产生的精子数量也不及对照组的 1%,寿命也较健康甲虫更短。鉴于自然界中的昆虫可能会‘连续’经历多次热浪事件,如果没有足够多的健康雄性来扳回种群的生殖能力,就可能会造成物种灭绝。”


研究人员认为,极端气候对雄性后代的影响,可能是因为激烈的温度变化给初代甲虫造成了难以承受的压力,而这种“经历”会通过表观遗传印记遗传给后代。


图 | 各种甲虫(来源:justfunfacts.com)


Sales 说:“甲虫通常被认为占构成地球生物多样性的四分之一,因此我们的研究对于了解气候变化如何对生物构成影响非常重要。此前已有研究表明,热休克会对温血动物的雄性生殖能力构成负面影响,甚至还会导致哺乳动物不能生育。


研究人员表示,他们希望这项研究的结果能被整合到预测物种应对气候变化的脆弱性模型中,帮助人们了解气候变化可能对地球生物多样性造成的破坏并为有关的保护活动提供信息。


-End-


编辑:Peter,校审:王新凯


参考:

https://phys.org/news/2018-11-climate-male-fertility.html

https://www.nature.com/articles/s41467-018-07273-z



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