基因揭示纽约鼠如何“征服”城市

资料来源:加里·赫索恩/盖蒂

纽约，美国一个繁荣的大都市，不仅是人类的聚居地，也是老鼠的天堂。无论在家还是在街上，你总能看到他们敏捷的身影经过。据信纽约大约有200万只老鼠。

这些老鼠很好地适应了城市生活，成为了“纽约老鼠”。他们吃比萨饼、热狗，甚至沙拉。他们住在地铁隧道里，也可能出现在游乐园里。几乎在纽约的每个角落都能找到它们。

据《自然》杂志报道，这些老鼠的基因组为揭示它们如何征服纽约等大城市提供了线索。本月在bioRxiv上发表的一项研究表明，遗传学家已经发现了几十种与饮食、行为和锻炼有关的基因，这些基因可能是帮助纽约老鼠征服城市并茁壮成长的基因。

“作为一名进化生物学家和纽约人，我不禁对老鼠适应城市环境的方式感到惊讶。”哥伦比亚大学的人口遗传学家阿尔贝尔·哈帕说。他与福特汉姆大学的进化生物学家杰森·孟什-南和旧金山州立大学的普勒尼·彭宁斯共同领导了这项研究。

在寻找纽约老鼠进化的迹象之前，研究人员必须首先设法抓住它们。

从2014年到2015年，Mushin-South，一个专门研究城市进化和生态的团队，用熏肉、花生酱和燕麦的“美食”混合物在整个纽约市诱捕了近400只褐家鼠。随后，研究人员对其中29只(全部来自曼哈顿)进行了全基因组测序，并将其与之前从中国东北农村地区捕获并测序的小鼠基因组(可能是褐家鼠的起源)进行了比较。

Harpak团队随后搜索了基因组中包含突变的区域，这些突变可能是使纽约老鼠快速适应当地生活的关键。这种被称为选择性消除的进化过程(由于选择的连锁效应和突变的自然选择，突变位点相邻DNA上的核苷酸之间的差异减少或消除)也发生在人类身上，例如扩散性基因变异，这使得一些人甚至在成年后也能消化牛奶。

扫描测序产生了一份在小鼠中具有选择性消除特征的几十个基因的清单。这些基因包括与饮食、行为和流动性相关的基因，这可能反映了生活在这个“大苹果”城市的纽约老鼠的挑战和乐趣。尽管研究小组推测CYP2D1基因(研究小组发现的一种可能对从植物化合物中释放毒素很重要的基因)可以让这些城市老鼠毫无负担地享用卷心菜沙拉，但科学家无法解释这些基因组特征是如何对动物产生生物学影响的。

Harpak认为团队获得的上述基因列表是未来研究的起点。例如，在转基因实验室对小鼠进行的测试可以解释新神经元生长中涉及的基因突变是否会改变小鼠的行为。另外，研究小组确定的与碳水化合物和糖代谢相关的其他基因是否影响了小鼠的饮食。

哥伦比亚大学的进化遗传学家和神经科学家安德烈斯·本德斯基说，研究人员发现的一些基因与大脑线路有关。研究人员推测，动物可能通过改变神经回路来适应新环境，但还没有人证明这一点。

哈帕克说，他和他的同事还希望通过观察19世纪纽约老鼠的DNA来确定这种选择性清除何时发生。他们计划捕捉来自其他城市的老鼠，看看它们的基因组进化方式是否与纽约老鼠相同。

进化生物学家Hopi Hoekstra推测，根据她最近未能捕捉到老鼠的经验，来自其他城市的老鼠可能与纽约的老鼠有一些遗传差异。

大约一个月前，住在马萨诸塞州波士顿剑桥的霍克斯特拉试图在他的地下室抓老鼠。然而，这位有着25年捕鼠经验的野生啮齿动物遗传学家几个星期都没能抓到它。因此，她邀请了专业人士-灭鼠剂。灭鼠剂告诉她，她使用了错误的诱饵，剑桥老鼠更喜欢邓肯甜甜圈和斯利姆·吉姆斯的干香肠零食，而不是她放的花生酱。现在，霍克斯特拉正在收集剑桥老鼠进行DNA分析。”(剑桥老鼠和纽约老鼠)他们当然不同。当地的杀鼠剂都知道它们是不同的。”霍克斯特拉说。

相关论文信息:https://doi.org/10.1101/2020.02.07.938969(2020)