尽管存在近亲繁殖和有限的遗传多样性，斯瓦尔巴驯鹿仍设法在创纪录的时间内适应极端的生活条件——研究人员称之为遗传悖论。但它们能在气候变化中生存下来吗?
“在高北地区发现的所有驯鹿亚种中，斯瓦尔巴驯鹿的近亲繁殖程度最高，遗传多样性也最低，”挪威科技大学自然历史系博士后尼古拉斯·杜塞克斯(NicolasDussex)说。
仅在7,000-8,000年前，第一批驯鹿很可能从俄罗斯经新地岛和法兰士约瑟夫地群岛迁徙到斯瓦尔巴群岛。
也许在北极群岛上定居的动物不过是少数。进化论表明，这是一个糟糕的起点，因为近亲繁殖会迅速导致有害突变和遗传变异的积累，进而导致疾病和死亡。
快速适应极端环境
但这并没有阻止斯瓦尔巴群岛驯鹿进化成为如今拥有超过20,000只动物的种群。
“尽管遗传多样性较低，但它们已经成功地适应了高北极地区的生活。例如，它们比其他北方驯鹿和驯鹿亚种体型更小，腿更短，”杜塞克斯说。
在没有地衣的情况下消化苔藓的能力，以及根据斯瓦尔巴群岛的极端季节变化调整昼夜节律的能力，也是斯瓦尔巴群岛驯鹿在群岛上与世隔绝的相对较短的时间内形成的特征。现在，挪威科技大学和合作机构的研究人员分析了91只驯鹿的基因样本，看看它们与大陆的亲戚有何不同。该研究发表在《iScience》杂志上。
“生活在孤立岛屿上的种群通常规模较小，非常适合研究遗传问题。斯瓦尔巴群岛的驯鹿已经与世隔绝了至少7000年，近亲繁殖程度非常高。此外，它们在1900年代初几乎灭绝，原因是过度狩猎，”挪威科技大学自然历史系教授迈克尔·D·马丁说。
摆脱有害突变
这种濒临灭绝的现象，只有少数具有独特基因变异的个体得以幸存，被称为群体生物学的瓶颈。
“在这种情况下，我们面对的是一个遭受高度近亲繁殖的群体，这对于少数群体来说通常是个坏消息。但近亲繁殖也可以帮助一个群体摆脱有害的突变，这种现象技术上称为‘清除’，’”马丁说。
在近亲繁殖程度较高的人群中，后代更有可能从母亲和父亲那里遗传有害突变。因此，这些“危险”的突变更快地以遗传疾病和较差的健康状况的形式表现出来。携带这些突变的后代变得不那么“健康”，它们要么在有机会繁殖之前死亡，要么产生更少的后代。因此，这些危险的突变不太可能遗传给后代。
“矛盾的是，从长远来看，近亲繁殖可能是有益的，”杜塞克斯说。
间断的演变还是稳定、连续的?
在自然界的其他地方也观察到了类似的现象。在新西兰，鸮鹦鹉(Strigopshabroptilus)在岛上与世隔绝地生活了至少一万年，在人类带到岛上的非本地物种到来后，鸮鹦鹉变得濒临灭绝。
1995年，只剩下60只个体，但如今，种群数量已增长到200只左右。杜塞克斯和他的同事也发现，由于长期的近亲繁殖，有害的遗传变异已经从种群中消失。
“对于种群管理来说，这是重要的知识。事实上，考虑到有害突变，斯瓦尔巴驯鹿的遗传状况相对较好，这是个好消息，”挪威科技大学生物系和研究中心的保护生物学教授BrageBremsetHansen说。生物多样性动态。汉森还是挪威自然研究所(NINA)的高级研究员。
杜塞克斯说，有关斯瓦尔巴驯鹿的知识也可以改变研究人员研究遗传瓶颈影响的方式。
“我们仍然不够了解的是，这种有害突变被选择的速度有多快。我们将继续研究这一问题，使用从几千年前动物的骨头遗骸和鹿角中收集的DNA样本。这样，我们就可以看看这些突变是否在几个世纪内迅速消失，或者是否在数千年内逐渐发生，”他说。
研究人员也对检查有益突变的发展非常感兴趣，这些突变使斯瓦尔巴驯鹿能够适应独特的生态系统。
“这是一项‘正在进行的工作’，”马丁说，他还与研究员马蒂尔德·勒穆莱克密切合作，马蒂尔德·勒穆莱克进行了实地考察，从斯瓦尔巴群岛的不同地点收集了大部分骨骼样本。
气候变化可能太快
斯瓦尔巴群岛的驯鹿是否能够适应全球变暖带来的快速变化还远未确定。驯鹿对极端北极气候的适应可能会不够，因为群岛现在正在迅速变暖，这正在改变积雪和植被。
“全球变暖导致斯瓦尔巴群岛的气候变化速度比世界上其他任何地方都快。尽管我们的研究结果表明，斯瓦尔巴群岛的驯鹿在殖民岛屿后能够相对较快地适应全新的环境，但它们可能难以适应当今快速的气候变化。”“气候变暖。它们可能只是失去了太多的遗传变异，”汉森说。
这也适用于其他陆生动物，由于气候变化使它们的生活变得困难，因此它们的移动机会有限。
“但这项工作现在为我们了解物种适应新环境的速度提供了更好的基础，”马丁说。