島嶼蜘蛛的基因組縮小：進化創新的故事

「島嶼蜘蛛 Dysdera tilosensis 的基因組縮小，與其在加那利群島的拓殖過程相關，是首批使用高品質參考基因組記錄的劇烈基因組縮小案例之一。」 – Julio Rozas 教授

這篇文章深入探討了一個引人入勝的發現：一種島嶼蜘蛛 Dysdera tilosensis 如何在顯著縮小基因組大小的同時，還增加了遺傳多樣性。 這挑戰了關於島嶼演化的傳統觀念，並為理解基因組大小的動態變化開闢了新的途徑。

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基因組在島嶼蜘蛛中的縮小

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Dysdera tilosensis 是一種加那利群島特有的蜘蛛物種，經歷了顯著的基因組縮小，在幾百萬年的時間裡幾乎減半。這是動物在島嶼拓殖過程中基因組縮小的罕見且重要的例子。加那利群島擁有隔離的生態系統，為研究進化過程提供了一個天然的實驗室。 過去認為島嶼物種由於選擇壓力較小，會累積更多重複DNA，導致基因組變大，這項發現反駁了這個假設。


基因組縮小反而增加了遺傳多樣性


令人驚訝的是，儘管基因組大小顯著縮小，D. tilosensis 卻比其大陸親戚 Dysdera catalonica 表現出更大的遺傳多樣性。這與島嶼上較小族群會導致遺傳多樣性降低的預期相矛盾。 創始者效應（founder effect）表明，少數拓殖個體會限制後代的遺傳變異。然而，D. tilosensis 的例子表明，在某些情況下，其他因素可能更重要，例如選擇壓力。

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挑戰進化假設

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這項發現挑戰了長期以來人們認為島嶼物種傾向於發展具有更多重複 DNA 的較大基因組的觀念。它表明，島嶼上的進化可能採取意想不到的途徑，在某些情況下，選擇壓力有利於精簡的基因組。

「在這項研究中，我們觀察到相反的情況：島嶼物種擁有更小、更緊湊的基因組，並具有更大的遺傳多樣性。」 – Vadim Pisarenco

傳統觀點認為，島嶼上較為寬鬆的選擇壓力允許重複 DNA 的累積，從而導致更大的基因組。然而，D. tilosensis 的案例提供了反例，迫使我們重新思考島嶼演化的潛在機制。

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選擇壓力的作用

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研究人員提出，D. tilosensis 在加那利群島上相對較大且穩定的族群可能維持了強烈的選擇壓力，從而消除了不必要的 DNA 並進化出更緊湊的基因組。 選擇壓力是透過有利於具有增強生存和繁殖特徵的個體來驅動進化的力量。在這種情況下，具有較小基因組的蜘蛛可能更有效率，並且能夠更好地適應島嶼環境。

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基因組大小的動態變化：一種平衡行為

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該研究支持這樣一種觀點，即基因組大小取決於重複元件的積累與透過自然選擇去除它們之間的平衡。它表明，基因組大小的變化可能並不總是對環境的直接適應，而是這種動態平衡的結果。 重複元件，例如轉座子，可以顯著影響基因組大小，但如果沒有得到適當的調節，也可能是有害的。

「這項研究支持這樣一種觀點，即這些物種的基因組大小主要取決於這種重複 DNA 的積累和去除之間的平衡，而不是直接適應。」 – 研究人員的結論

研究人員發現，島嶼蜘蛛的基因組中，重複序列的比例顯著降低，這也解釋了其基因組縮小的現象。

研究方法：比較基因組
研究人員將來自加那利群島的 Dysdera tilosensis 的基因組與來自加泰隆尼亞和法國南部的 Dysdera catalonica 的基因組進行比較，以顯示鹼基對數量的顯著差異。研究團隊在這個過程中使用了先進的 DNA 測序工具和流式細胞儀測量。

「D. catalonica 物種的基因組有 33 億個鹼基對（3.3 Gb，DNA 的字母），幾乎是 D. tilosensis 物種（1.7 Gb）的兩倍。」 – Julio Rozas 教授

這兩種物種具有相似的習性和飲食習慣，這排除了這些因素作為基因組大小差異的原因。研究人員使用最新的生物資訊學方法，例如 de novo 基因組組裝和比較基因組學，來分析這些數據。透過這些分析，他們能夠精確地確定基因組大小的差異以及重複序列的含量。

總結來說，這項研究為我們理解島嶼演化和基因組大小的動態變化提供了重要的見解。它挑戰了傳統觀念，並強調了選擇壓力在塑造生物體基因組中的重要作用。有興趣的學者與研究生，可以在 Molecular Ecology 期刊中找到該研究的詳細資訊，更深入地了解其研究方法與數據分析。

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University of Barcelona. (2025, November 2). Scientists stunned as island spider
loses half its genome. ScienceDaily. Retrieved November 2, 2025 from
www.sciencedaily.com/releases/2025/11/251102205006.htm\n—\n Story Source:
Materials provided by University of Barcelona. Note: Content may be edited for style and length.