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普林斯顿大学新闻

& # 039;神奇的巨龟,& # 039;认为灭绝了,确认在Galápagos活着

一只一直被认为已经灭绝的Galápagos物种的乌龟被发现活着,现在被证实是该物种的一个活着的成员。这只乌龟以她在费尔南迪纳岛的家命名为费尔南达,是一个多世纪以来发现的第一只这一物种的乌龟。

费尔南迪纳岛Galápagos巨龟(Chelonoidis phantasticus,或“奇异的巨龟”)仅从1906年收集的一个标本中得知。2019年,在费尔南迪纳岛上发现了一只雌性乌龟,这为确定该物种是否还活着提供了机会。通过对活着的个体和博物馆标本的基因组进行测序,并将它们与Galápagos巨龟的其他13个物种进行比较,普林斯顿大学的斯蒂芬·高兰(Stephen Gaughran)表明,这两只已知的费尔南迪纳象龟属于同一物种,在基因上与其他所有物种都不同。他是最新一期《通讯生物学》上一篇证实她的物种继续存在的论文的共同第一作者。

普林斯顿大学1877级动物学荣誉教授、生态学和进化生物学荣誉教授彼得·格兰特(Peter Grant)说:“多年来,人们一直认为1906年收集的原始标本是被移植到岛上的,因为它是同类中唯一的一个。”格兰特在Galápagos岛上研究了40多年的进化。“现在看来,它是一个世纪前还活着的极少数恐龙之一。”

当费尔南达被发现时,许多生态学家怀疑她实际上是一只本地的幻象龟。她不像历史上的男性标本那样有着引人注目的鞍背,尽管科学家推测,她明显的发育不良可能扭曲了她的容貌。乌龟不能从一个岛游到另一个岛,但它们可以漂浮,在飓风或其他大风暴期间,它们可以从一个Galápagos岛被带到另一个岛。历史上也有航海家在岛屿之间运送陆龟的记录。

“和许多人一样,我最初的怀疑是,这不是费尔南迪纳岛土生土长的乌龟,”普林斯顿大学生态学和进化生物学博士后研究员高兰说。

为了确定费尔南达的物种,高兰对她的完整基因组进行了测序,并将其与1906年采集的标本中恢复的基因组进行了比较。他还将这两个基因组与Galápagos陆龟的其他13个物种的样本进行了比较——这12个现存物种中的每个物种各有3个个体,以及已经灭绝的C. abingdonii陆龟的一个个体。

“说实话,让我惊讶的是,我们看到费尔南达与他们100多年前在那个岛上发现的陆龟非常相似,这两种陆龟与其他岛上的所有陆龟都非常不同,”Gaughran说,他在2021年2月抵达大学后进行了分析。

2019年,他在耶鲁大学Adalgisa Caccone的实验室,Adalgisa Caccone是这篇论文的高级作者。“一个活着的标本的发现给了我们希望,也打开了新的问题,因为还有很多谜团,”Caccone说。“费尔南迪纳岛上是否还有更多的乌龟可以被重新圈养,以启动繁殖计划?”陆龟是如何殖民费尔南迪纳的?它们与其他巨型陆龟的进化关系是什么? Galápagos陆龟?这也表明了利用博物馆藏品了解历史的重要性。”

博物馆标本的基因分析是一项挑战,但高格兰多年来一直专注于此,开发了一种工具来比较古代标本和现代标本的DNA。他的工具足够灵活,可以用于许多物种。“这个软件不在乎它是海豹、乌龟、人类还是尼安德特人,”他说。“在很大程度上,基因就是基因。在解释中,重要的是DNA来自哪种生物。”

在普林斯顿,Gaughran正在与生态学家Andrea Graham和Bridgett vonHoldt一起研究鳍类动物(海豹和海象)的进化。

生态学和进化生物学教授格雷厄姆说:“斯蒂芬熟练而谨慎地运用遗传和生物信息学工具,解决了从陆龟到鳍足动物等物种的保护之谜。”

生态学和进化生物学副教授冯霍尔特说:“他对发现隐藏在古代遗迹中的信息和密码有着如此强烈的好奇心。”“斯蒂芬一直在收集几百岁到几千岁的样本,这些样本真正掌握了理解基因组何时以及如何随时间变化的历史的关键。我一点也不奇怪,他还领导了解开费尔南达之谜的努力,这只神奇的幽灵龟通过分子研究被重新发现。多么酷的发现!”

一个由来已久的谜团

自1906年以来,缺乏但令人信服的证据表明,巨型陆龟可能仍然生活在费尔南迪纳岛上,这是Galápagos群岛西部边缘的一座活火山,被誉为地球上最大的原始岛屿。

探险家罗洛·贝克(Rollo Beck)在1906年的一次探险中收集到了一只幻形C. phantasticus——“神奇的巨型乌龟”。“神奇”的自然指的是雄性龟壳的特殊形状,它们的外缘有极端的凸角,前部有明显的鞍背。鞍背是Galápagos龟所特有的,幻象龟比其他物种表现得更明显。

自1906年被发现以来,费尔南迪纳龟的生存状况一直是生物学家们的一个悬而未决的问题。一九六四年,在西坡发现18宗因陆龟而引致的粪便。在21世纪初,有人报告说从飞机上看到了一个可能的粪便,2014年还发现了另一个可能的乌龟粪便。

由于大量熔岩阻挡了进入该岛内部的通道,该岛大部分地区仍未被开发。

费尔南迪纳岛是Galápagos群岛中最高的,在地质上很年轻,主要是一大堆锯齿状的棕色熔岩块;我和罗斯玛丽曾经登上过顶峰,”格兰特说。他指的是他的妻子和研究伙伴罗斯玛丽·格兰特,她是普林斯顿大学的退休高级研究生物学家。在较低海拔地区,植被在新近凝结的熔岩海洋中呈岛状块状生长。菲兰达是在其中一座坟里发现的,而且有证据表明,其他坟里可能还住着她的几个亲戚。”

科学家估计费尔南达已经超过50岁了,但她很小,可能是因为有限的植被阻碍了她的生长。令人鼓舞的是,在最近的其他考察中,在这个岛上发现了至少2到3只其他乌龟的足迹和粪便。

Tortoise specimen

一个多世纪以来,费尔南迪纳岛Galápagos巨龟(Chelonoidis phantasticus,或“奇异的巨龟”)只从1906年收集的这个单一标本中被人们所知。

陆龟Galápagos

两三百万年前,一场风暴把一只或多只南美大陆的巨型陆龟带到西部。由于它们不会游泳,这些陆龟只在自己的岛屿上与其他陆龟交配繁殖,这导致了快速进化——遵循更著名的Galápagos雀的模式。如今,有14种不同的巨型陆龟Galápagos,它们都是同一个祖先的后代。

(一些科学家对这些物种应该被认为是物种还是亚种存在争议,但普林斯顿大学和耶鲁大学的研究小组得出的结论是,它们的差异很大,有数千个独特的基因标记,可以被视为不同的物种。)

Galápagos陆龟的多样化揭示了龟壳形状的连续性,最东端的岛屿上的动物显示出更圆的、圆顶的龟壳,而最西端的岛屿——费尔南迪纳岛——是拥有最引人注目的鞍背乌龟的家园。圆顶龟生活在更潮湿、海拔更高的生态系统中,而它们的鞍背龟则生活在更干燥、海拔更低的环境中。这14个物种都被列入了世界自然保护联盟红色名录,包括脆弱、濒危、极度濒危或灭绝物种。

欧洲航海家发现他们可以用最小的努力让乌龟在船上存活下来,因为这些爬行动物在很少的食物和水的情况下也能生存,于是他们猎杀了大量的乌龟作为食物。“它们是水手们的一大鲜肉来源,但这意味着许多物种被严重过度捕杀,”Gaughran说。

格兰特说:“基因研究提供了一些有趣的线索,表明它们与另一个种群的成员存在基因混合。”“如果能在未来的基因组探测工作中得到证实,那将是非常有趣的。另一个发人深省的发现是,最近的亲属不是在最近的非常大的岛屿(伊莎贝拉),而是在另一个遥远的(Española)在伊莎贝拉的另一边。关于祖先们是如何到达费尔南迪纳的问题一直悬而未决。”

费尔南达现在在Galápagos国家公园乌龟中心,这是一个救援和繁殖设施,专家们正在那里看看他们能做些什么来保持她的物种存活。

格兰特说:“这一发现告诉我们,稀有物种可能会在与世隔绝的地方存活很长时间。”“这一信息对环境保护很重要。它促使生物学家更加努力地寻找种群的最后几个个体,把它们从灭绝的边缘带回来。”

“Galápagos巨型龟Chelonoidis phantasticus并没有灭绝,”Evelyn L. Jensen*, Stephen J. Gaughran*, Nicole a . Fusco, Nikos Poulakakis, Washington Tapia, Christian Sevilla, Jeffreys Málaga, Carol Mariani, James P. Gibbs和Adalgisa Caccone,发表在6月9日的通讯生物学,一个自然家族杂志(DOI: 10.1038/s42003-022-03483-w)。(这些作者对这项工作的贡献相同。)该研究得到了Galápagos国家公园理事会、Galápagos大自然保护协会(GR112688)、Mohamed bin Zayed物种保护基金会(GR110489)、Re:Wild(5248-0000)、岛屿保护协会、厄瓜多尔环境部、美国鱼类和野生动物管理局、加州科学院和耶鲁大学研究计算中心的支持。