太平洋西北部濒临灭绝的南部居民虎鲸种群规模小且与世隔绝，导致了高水平的近亲繁殖。根据发表在《自然生态与进化》杂志上的研究，这种近亲繁殖导致了它们的数量下降，随着周围虎鲸种群的扩大，这种下降仍在继续。
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这项开创性的新研究将现代基因组学与数十年的仔细实地观察相结合。一个国际研究小组填补了我们对为什么南部居民虎鲸种群未能蓬勃发展的理解中的一个重大空白。
来自73头鲸鱼种群的最新测序基因组表明，除了几十年前海洋公园捕获的人类影响外，近亲繁殖也是一个重要问题。其他众所周知的导致其下降的因素包括干扰、污染物和可能的猎物限制。
近亲繁殖会降低鲸鱼的生存率，使它们的寿命缩短近一半。如果没有其他种群的基因流入或环境条件的其他重大改善，近亲繁殖很可能会继续下降。
研究人员总结道：“这些结果表明，近亲繁殖抑制会在很大程度上限制濒危种群的恢复。”。
美国国家海洋和大气管理局渔业西北部渔业科学中心的研究遗传学家、这项新研究的主要作者Marty Kardos说：“对于所有关心与西北部如此紧密联系的独特虎鲸种群的人来说，这是个坏消息。”。“与此同时，这开始回答长期存在的问题，即为什么大规模的复苏努力没有产生我们希望的结果，以及未来的选择可能是什么。”
南方居民基因组测序
这项研究包括2018年开始的南方居民基因组测序的第一个主要发现。这项研究是与基因组学公司华大基因和自然保护协会合作进行的。该项目已经解码了大约100头南方居民虎鲸的DNA，其中包括近年来死亡的一些虎鲸。它还观察了东北太平洋其他种群的鲸鱼。
科学中心的统计学家、该研究的合著者埃里克·沃德说：“很长一段时间以来，我们一直在努力理解为什么这一种群的存活率和出生率一直低于该地区的其他虎鲸，这项研究强调了近亲交配个体与死亡风险增加之间的密切联系。”。“这是我们以前从未有过的观点，它开始填补我们理解的空白。”
解决已知威胁
从历史上看，研究人员一直关注南部居民面临的三大威胁：
三文鱼猎物的波动
有毒污染物
来自船舶和其他船舶的干扰和噪音
美国国家海洋和大气管理局渔业2008年恢复计划将近亲繁殖列为一个令人担忧的问题，但直到最近，科学家才有了测量其对种群影响的技术。
新的研究表明，近亲繁殖严重限制了种群的增长和恢复，使鲸鱼更容易受到其他威胁。西雅图西北渔业科学中心的研究科学家布拉德·汉森领导了对鲸鱼的实地研究，他说，这突显了通过恢复鲑鱼栖息地和其他手段来应对鲸鱼面临的其他威胁的紧迫性。
他说：“鲸鱼不一定会死于近亲繁殖，它们会过早死亡，因为近亲繁殖使它们更容易受到疾病或其他问题的影响。”。“我们需要尽量减少这些因素产生影响的可能性。”
近亲繁殖缩短寿命
虎鲸在10岁左右首次繁殖，并在20岁出头达到繁殖高峰期。新的分析显示，与近亲交配最少的个体相比，近亲交配的南方居民活到40岁的几率不到一半。近亲繁殖水平较低的雌性鲸鱼寿命足够长，一生平均能生育2.6个后代。那些近亲繁殖水平高的人在较短的寿命内平均会产生1.6个后代。
动物种群必须为每只雌性产生至少两个存活的后代，才能保持稳定或数量增加。
野生动物管理者通常通过在动物园或水族馆圈养繁殖，或通过引入其他地区的动物来增加基因多样性，来解决小种群的近亲繁殖问题。然而，这不太可能帮助南方居民，他们选择不与其他虎鲸繁殖。众所周知，它们在家乡水域会遇到其他虎鲸，但只在自己的种群中繁殖。
在20世纪60年代和70年代，海洋公园从萨利希海移走了大约50头虎鲸。其他人在抓捕中死亡。大多数是南方居民虎鲸。这减少了原本已经是孤立种群的遗传多样性。这也可能使种群处于竞争劣势，因为东北太平洋的其他以鱼类为食的虎鲸种群数量增加了两倍，为鲑鱼猎物创造了更多的竞争。
很少有鲸鱼占据主导地位
早期的基因研究由西北渔业科学中心的资深科学家迈克尔·福特领导，他是当前研究的合著者。研究表明，南方居民经常在他们的家庭群体中交配。2018年的分析发现，自1990年以来，科学家们从中获得了样本，其中一半以上的幼鲸是由两头雄鲸所生。少数鲸鱼的主导作用阻止了基因混合，否则基因混合可能有助于避免近亲繁殖并适应环境变化。
当时，南方居民种群中的76头濒危鲸鱼中只有约26头在繁殖。减少种群的有效规模增加了近亲繁殖的可能性，并损害了个体动物的生存。这种生存率的下降导致了种群缺乏持续增长，包括从20世纪90年代中期的近100头鲸鱼下降到现在的73头。
科学家们使用模型来预测人口的未来，假设环境条件是过去几十年的平均水平。当他们假设所有鲸鱼的生存概率与近亲交配最少的动物相同时，种群数量增加了。然而，当他们应用近亲繁殖种群的实际生存几率时，这个数字下降了。
沃德说：“如果把这看作是近亲繁殖造成的衰退，那就大错特错了。”。“在过去的50年里，这一种群受到了多重压力的影响，各种威胁对南方居民种群的相对影响随着时间的推移而波动。这些综合影响，加上虎鲸的交配系统——只有少数雄性参与了基因库——可能使近交成为近年来更严重的威胁。”
Inbreeding depression explains killer whale population dynamics. Nat Ecol Evol, 2023 DOI: 10.1038/s41559-023-01995-0
NOAA Fisheries West Coast Region. "Inbreeding contributes to decline of endangered killer whales: New genome sequencing shows Southern Residents are highly inbred." ScienceDaily. ScienceDaily, 20 March 2023.
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