一条正在产卵的钢头鳟鱼正溯流而上，穿过位于华盛顿州温哥华附近的刘易斯河的卢西亚瀑布。（来源：Greg Shields/Flickr） 哥伦比亚河盆地从爱达荷州一直延伸到华盛顿州和俄勒冈州，分布着 200 多个孵化场，在这里三文鱼和钢头鳟在被释放以补充野生种群之前会被养殖。由于捕捞、阻碍迁徙路线的大坝以及其他人类压力，这些野生鱼类独自挣扎。孵化场可以帮助稳定种群，从而继续捕捞作业，但前提是它们能养育出能够在野外茁壮成长的鱼类。俄勒冈州立大学生物学教授 Michael Blouin 早就知道，在孵化场混凝土水槽中养殖的鱼与野生鱼不同。Blouin 和他的同事们早在 2011 年就发现了这一点。他们对钢头鳟（一种与太平洋三文鱼同属的溯河产卵鱼类）进行了为期 19 年的 考察，发现圈养的钢头鳟在短短一代内就适应了孵化场的进化压力。在野外繁殖成功率方面，最适应孵化场的钢头鳟表现最差。它们与野生的父母的差异有多大，直到这个月才清楚。Blouin 和他的团队在本月发表了 新发现，揭示了由于在孵化场条件下生长，数百个基因的表达方式不同。他们计算出，来自两个野生亲本的鱼与来自两个孵化场养殖亲本的鱼之间，有 723 个基因的表达方式不同。“这项研究提供了更具戏剧性的证据，表明孵化场鱼类与野生鱼类的适应性非常不同，”加州大学戴维斯分校渔业生物学家 Peter Moyle 说，他没有参与这项研究。
寻求减缓进化
这项研究将帮助研究人员确定当前的孵化场如何以及在多大程度上影响它们养殖的鱼类，并由此影响野生鱼类。我们对家庭环境中快速进化的新认识最终可能帮助我们学会如何减缓甚至完全阻止进化。“像这样的数据可以告诉我们孵化场正在选择哪些性状，”Blouin 说。“这将有助于我们实现改变孵化场实践的最终目标，以便鱼类进化得更慢。”他的研究表明，野生鱼类和孵化场鱼类在与免疫功能和伤口修复相关的基因表达上存在差异。Blouin 说，这是可以理解的，因为孵化场里的鱼很拥挤，经常互相撕咬。但是，还需要更多的进展来检验这些假设，并实现他“最终目标”——开发能够养殖出适合野外生活的鱼类的孵化场。
春季奇努克三文鱼，摄于位于华盛顿州梅索河附近的温斯罗普国家鱼类孵化场。（来源：美国渔业和水生保护局）NOAA 西北科学中心鱼类生理学家 Penny Swanson 认为，像 Blouin 的大规模基因分析确实有助于收集更多细节并完善关于哪些性状正在因驯化而发生变化的假设，但它们并没有真正证明什么。她说，这两组鱼之间的差异可能部分是由于表观遗传变化，这些变化会影响细胞如何解读其 DNA，而不是 DNA 本身的实际变化。“这可能兼具遗传和表观遗传变化，”她说。
替代野生鱼类
研究人员越来越接近于确定孵化场环境究竟如何影响鱼类。他们的进展可以告诉我们，目前形式的孵化场是否实际上对它们旨在补充的野生鱼类种群弊大于利。在 2014 年的一篇 论文 中，Moyle 和他的合著者得出结论，俄勒冈州-加州边境克拉马斯河盆地的三文鱼和钢头鳟“越来越依赖孵化场繁殖，这种模式可能威胁到种群的持续存在”。他们发现孵化场鱼类产量增加与野生鱼类种群变化之间存在关联。最终，他们得出结论，孵化场鱼类可能会取代它们的野生亲戚。“当孵化场鱼类占据产卵地时，它们通常对野生鱼类种群有害。钢头鳟和三文鱼的捕捞业越来越依赖孵化场鱼类，而野生鱼类则日益衰落，常常处于受威胁或濒危状态，”Moyle 说。如果孵化场养殖的鱼类的后代能够很好地适应野外的生存和繁殖成功，那么大量的孵化场鱼类就不会成为如此大的问题。但如果孵化场养殖的鲑科鱼类与野生鱼类存在显著差异，正如 Blouin 的研究所示，野生鱼类种群的自由落体式下降可能会继续。本应补充其种群的鱼类实际上损害了后代在野外生存的能力。为了避免这种情况，孵化场本身可能需要进化。一旦我们能够查明并证明这些基因差异，新的孵化场实践和设计就可以消除导致这些差异的因素。
进化的孵化场
其中一些变化可能很简单。在阅读 Blouin 的研究时，Swanson 注意到了一点：除了与免疫功能和伤口修复相关的基因外，与新陈代谢相关的基因也受到圈养钢头鳟的进化压力。Swanson 说，在野外，大多数钢头鳟要到两岁时才进行迁徙到海洋以及从淡水到海水的生理转变。但她说，孵化场通过提供比野外更富含卡路里的食物，并在一年内释放它们，从而加速了生理变化。“这意味着你可能只是在选择那些非常积极进食的鱼，但当这些鱼在野外产下后代时，野外食物并不丰富，需要大量食物的鱼可能表现不佳，”Swanson 说。“因此，如果孵化场减缓生长，这可能有助于减缓对快速生长的选择。”另一种改变是简单地以较低的密度饲养鱼类，并提供更多的藏身之处，以减轻与免疫功能和伤口修复相关的基因可能发生的改变。Moyle 说，加州俄罗斯河的一个孵化场正以较低的密度饲养银鲑，提供更复杂的栖息地，并尽快将鱼放流到溪流中以继续喂养和生长。“这种策略为恢复一些野生种群提供了希望，但除非恢复的野生鱼类能够大量扩散和繁殖，否则不太可能支持捕捞业，”Moyle 警告说。但随着越来越多的研究查明孵化场养殖的鱼类与其野生同类之间的差异，孵化场最终可能会像它们的鱼一样快速进化。
