紐約客是你？紐約老鼠如何征服城市 x 基因演化差異
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生活在紐約這個世界上最繁華的城市，不僅是人類，許多小動物們也在這裡發展出了一套獨一無二的生活方式。
松鼠、鴿子、老鼠，大概可以說是你在紐約最常看到的三種小動物。
其中又以老鼠，應該是大家最常看到、也最常帶給大家驚喜與尖叫的動物了吧，舉凡是地鐵站、鐵軌上、車廂內、餐廳外、深夜的街道上，都可以看見他們的蹤跡。
他們遍佈全紐約、他們出沒在黑夜與白天；他們吃比薩、吃熱狗、吃沙拉、吃薯片；他們奔馳在地鐵軌道上、他們穿梭在地鐵車廂間（這在紐約是非法的！）
很明顯他們的飲食習慣與行為模式，已經與一般的老鼠有所差異。
於是有科學家們開始好奇，這些老鼠們的基因表現，是否有不一樣的地方呢？是否有某些基因表現特別亮眼，讓老鼠們可以適應城市的生活，成為真正道地的紐約客呢？
這週的生物新知識想要跟你分享，紐約老鼠的天擇演化。
看完這篇後你會知道，紐約老鼠有何過鼠之處？為什麼紐約老鼠可以成為紐約老鼠呢？
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基因演化，天擇性橫掃現象？
今年二月時 NATURE 雜誌訪問了一位來自紐約哥倫比亞大學的科學家－ Arbel Harpak。
他們團隊提出了一篇關於紐約老鼠（Brown rat）的報告，研究結果指出，生活在紐約的老鼠們，的確他們某些基因的表現，和一般的老鼠基因表現不大一樣。
並且他們提出造成這種基因差異的可能原因，是透過一種基因演化的現象，稱作：天擇性橫掃（Selective sweep）所造成的。
天擇性橫掃是什麼呢？
他的概念大約就是，當 DNA 上的某一個基因突變是有利於個體在環境中的生存時，隨著時間的推移，族群內的其他個體也會具有這一個有利的基因突變。
更重要的是除此之外，這個基因突變在 DNA 序列上的前、後幾個片段，也可能會一併出現在族群內的其他個體內。
也就是說，有利的基因突變，因為天擇的關係被篩選了下來，而他的前後幾個片段，也一併取代了（橫掃了）原本的 DNA 序列。
而這個現象，就在我們的 DNA 上留下了演化的痕跡，可以幫助基因學家們了解物種的演化，以及物種對環境適應的過程。
在人類上也有發生這個現象，舉例來說包括像是人類對高山環境的適應、以及成人的乳糖耐受性⋯等。
等等，所以他們真的是把紐約老鼠抓起來做實驗嗎？
是的。研究團隊們從紐約市各地抓了大約 400 隻老鼠（地點詳見下圖），然後針對其中 29 隻老鼠進行全基因組定序實驗（Whole genome sequencing）。
而作為比較，比對的基因資料則是來自中國東北農村地區的老鼠，這個地區一般而言被認為是紐約老鼠祖先的家。
Credit: Harpak, A., Garud, N., Rosenberg, N.A., Petrov, D.A., Combs, M., Pennings, P.S., and Munshi-South, J. (2020). Genetic Adaptation in New York City Rats (Cold Spring Harbor Laboratory).
紐約老鼠似乎在代謝、飲食、運動上與一般老鼠不同
實驗分析結果發現，紐約老鼠們，在各種與新陳代謝、飲食習慣、或是運動行為⋯等相關的基因表現上面，都比一般老鼠的基因表現來得不一樣。
所以根據這些資料，研究人員們提出了如下圖所示的假說（非常生動而且一目瞭然）
Credit: Harpak, A., Garud, N., Rosenberg, N.A., Petrov, D.A., Combs, M., Pennings, P.S., and Munshi-South, J. (2020). Genetic Adaptation in New York City Rats (Cold Spring Harbor Laboratory).
也就是說，可能因為天擇的關係，紐約老鼠們的飲食習慣（吃比薩）、代謝能力（消化比薩）、運動表現（追蹤比薩）⋯等這些能力，都比一般的老鼠要來得強；也因此，讓這些老鼠們能夠適應紐約的生活，並在這裡存活下來。
最後，除了吃比薩相關的基因表現差異以外，研究人員們也發現了一個基因叫做 CYP2D1，這個基因在紐約老鼠體內也具有特別亮眼的表現。
這個 CYP2D1 基因是什麼呢？
它被認為可能在消化代謝上扮演重要的角色，可以幫助老鼠分解植物內有毒的物質（detoxify the plant compounds），特別是針對 kale！
看來紐約老鼠們似乎已經比紐約客還要更紐約客了。
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Reference
THE BIOLOGIST｜紐約生
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