T他的旅程开始于2010年春天，当时北极周围的海冰开始了一年一度的融化。两只北极露脊鲸，50英尺长的庞然大物，在北冰洋中搜寻浮游生物，每只都从它们位于北美洲两端的家出发——一只在阿拉斯加北部的波弗特海，另一只在格陵兰岛西侧的巴芬湾。随着夏季的到来，海冰逐渐减少(达到了过去30年来第三低的覆盖面积)，鲸鱼们通过大陆上方现在已无冰的通道向彼此游去。来自加拿大和美国的两个独立科学家小组通过卫星密切观察了这些鲸鱼。“我们都很兴奋，”华盛顿大学生物学家、美国研究小组成员克里斯汀·雷德回忆道。
今年9月，在北达科他州法戈(Fargo)以北1800英里的一个入口，北美大陆在这里溶入北冰洋，鲸鱼在中间相遇。他们在一起呆了两周，虽然在他们改变主意之前没有发生什么，但这次会面是历史性的。化石记录表明，太平洋和大西洋弓头鲸最后一次接触是在至少一万年前。
在过去40年里，北极气温上升了大约3.5华氏度，是同期全球气温上升总量的两倍多。灰熊已经闯入了北极熊的领地，而鳕鱼和鲑鱼等鱼类也离开了它们的历史栖息地，跟随变暖的水域北上。科学家们报告说，迁徙的一个切实结果是，动物将学会与新邻居生活在一起。但是极地生物学家担心动物们可能会有一点太彼此友好。随着北冰洋上冰块的减少，鲸鱼的活动范围也在扩大;与此同时，像海豹这样在冰上繁殖的动物可去的地方更少了。在这两种情况下，遇到不同物种的几率都大大增加。美国国家科学基金会的极地生态学家布伦丹·凯利说:“突然之间，杂交将会飞速发展。”
虽然人们很容易想象一个充满“灰熊”和“灰熊”的陌生的新北极，但杂交是要付出代价的。
第一次证实北极熊和灰熊的杂交是在2006年，一种带有棕色斑点的白熊;对2010年发现的第二只鹦鹉的基因分析显示，它的母亲也是杂交动物，这表明科学家正在密切关注更多的例子。2009年，美国国家海洋哺乳动物实验室的一位生物学家在白令海拍到一只可能是北极露脊鲸和露脊鲸杂交的鲸鱼。更多的混血儿是可能的。基于动物的基因兼容性和地理范围，凯利和他的合著者统计了22个北极或近北极物种的34个杂交机会。这份名单包括环斑海豹和带状海豹、大西洋海象和太平洋海象、白鲸和独角鲸的潜在杂交物种。
用鲸鱼之歌诱惑世界的男人
50多年前，生物学家罗杰·佩恩(Roger Payne)通过流行专辑《座头鲸之歌》(Songs of the Humpback whale)，将鲸鱼之歌带入数百万人的生活。当时，商业捕鲸使全球鲸鱼数量锐减，而佩恩的记录……阅读更多
虽然人们很容易想象一个充满“灰熊”和“灰熊”的陌生的新北极，但杂交是要付出代价的。通过逐步整理将减少北极生物多样性，以其通过自然选择在千年发展演变的基因混合。“凯莉说，”含有我们将失去的基因的一系列生物体“。确切地说，哪个基因尚不清楚。混合动力车的成功，就像任何有机体一样，铰接其对其环境的健康。因为北极正在迅速变化，所以很难预测哪些格拉尔熊群体最重要的特征。合并两个适应性父母物种的特征可能有助于杂种应对换档条件。但凯利思考的往往是杂交种的遗传不相容性将擦除对母体物种的长期存活至关重要的特征。如果发生这种情况，他说，“那么我们可以预期这些人口的大幅减少，并且可能是灭绝的。”
H在进化史上，当一些重大的环境变化(如山脉的侵蚀)消除了将两个相似但截然不同的群体分开的障碍时，混血儿就会突然出现。大约在13000年前的上一个冰河世纪末期，当冰川从北欧退缩时，蝴蝶从意大利向北飞舞，相遇并杂交，产生了现在草皮棕色物种的祖先。
甚至人类也曾涉足过杂交，这一经历让我们了解到它的风险和回报。当我们的祖先在3.7万至8.5万年前从非洲迁徙到欧洲时，我们遇到了尼安德特人(Neanderthals)群体，大约在55万年前，我们就与这个物种分离了。很难知道求爱是什么样的(一束木棍?洞穴壁画类?),但是智人发现他们仍然有很多共同点尼安德特人在生理和基因上都能成功繁殖。这些接触的残留物仍然存在于现代人的DNA中，其中约2%是直接从尼安德特人遗传来的。
根据发表在期刊上的研究，这些遗传基因的数量可能没有它们所控制的基因数量那么重要自然和科学．这两项研究证实，大多数这些尼安德特人的基因调节头发和皮肤细胞，这表明自然选择的青睐尼安德特人适应寒冷气候的欧洲时，这些性状一起杂交传递的内部机制。但是自然研究还发现，现代人类雄性的X染色体很大程度上缺少了尼安德特族基因，杂交雄性常常无菌。这将使两个混合动力车让他们自己的孩子们解释为什么，而不是合并进入新的第三种物种，人类与尼安德特人分开，最终将他们灭绝。
甚至人类也曾涉足过杂交，这一经历让我们了解到它的风险和回报。
不育后代只是杂交失败的众多途径之一。进化生物学家认为，即使杂交后代真的产生了，它们也往往是功能失调的，而不是混合出具有亲本所有最佳性状的超级物种。在野外进行杂交的第一个障碍是相当明显的:妈妈和爸爸必须在身体上，呃，适应在一起(家猫和老虎可能有一些相似的DNA，但要让它们交配要靠运气)。如果交配真的发生了，一个物种的精子可能没有合适的酶来穿过另一个物种卵子的外膜来获得受精。一旦这个“桥梁”被打通，受精卵(发育的最早阶段)就形成了，受精卵的一半基因来自一个物种，另一半基因来自另一个物种，最重要的测试就是这些基因是否足够相容，从而成功地履行它们的职责。
“这些基因会在同一个沙箱中发挥作用吗，还是会相互攻击?”马萨诸塞大学阿默斯特分校(University of Massachusetts, Amherst)的进化生物学家亚当·波特(Adam Porter)说。
在同一物种的父母中，受精卵的基因是同步的，产生蛋白质来进行新陈代谢、DNA复制、建立重要器官和其他基本的生理功能，以创造一个健康的婴儿。但如果不同亲本物种的基因以不同的方式进化，互相冲突或竞争，波特说，“这可能会把事情搞砸。”杂交后代可能永远也过不了受精卵阶段，或者可能一出生就有致命的功能障碍。
事实证明，杂交对雄性哺乳动物(包括我们的熊、鲸鱼和海豹)尤其不利，这是英国生物学家J.B.S.霍尔丹(J.B.S. Haldane)在1922年首次发现的。因为雄性的唯一X染色体只来自一个亲本(与之相反，雌性来自每一个亲本)，由X染色体基因和其他基因相互作用控制的重要性状在雄性杂交种中更有可能是不相容的。与此同时，雄性之间定期的争夺雌性的竞争使得雄性生殖系统进化得相对较快，这在其他相似物种之间造成了一个特别大的鸿沟。由于这些原因，杂交雄性在发育性腺和制造精子方面经常遇到问题，这两者都会导致不育。
但北极熊和灰熊已经通过了这些测试，并在DNA水平上证明了兼容性。那么，为什么灰熊(或者干脆选你喜欢的毒熊)没有占领北极呢?罗伯特·洛克威尔说，熊的行为方式的差异可能会让它们对爱情不感兴趣。洛克威尔是纽约市美国自然历史博物馆的一名生态学家，他是第一个在加拿大马尼托巴省北部记录灰熊进入北极熊领地的人。这是仅有的两个物种重叠的地方之一，另一个在阿拉斯加的北缘。一旦熊们在一起，事情就会一发不可收拾。
“会发生一些性行为，”洛克威尔说。但是有性行为的雄性北极熊是1200磅重的庞然大物，是雌性灰熊体重的四倍。这种配对“可能是午餐，而不是混合。”此外，北极熊在遥远的海冰上交配，灰熊在那里很罕见(尽管并非闻所未闻)。不过，在求偶期间，处于统治地位的极地雄灰熊会把这些骨瘦如骨头的雄灰熊赶出冰面，这样它们就可以在冰面上遇到雌灰熊——洛克威尔说，他曾观察到灰熊在地位低下的极地雄灰熊上岸的地方闲逛。但在这一点上，罗克韦尔说，只是没有足够的个体的两种物种，有很大的真正的压力进行杂交。“我认为从目前的数据来看，混合动力车将非常罕见。”
那么，北极熊和灰熊是否会重复人类和尼安德特人的故事，保持分离，直到一个物种导致另一个物种灭绝?也许吧。但是，气候驱动的迁移可能会使人口等式倾斜，使更多的邂逅和更多的混合。如果这种情况发生，杂交后代将面临不同的命运，同样会破坏生物多样性。
当杂交种彼此交配时，它们就会形成生物学家所说的“杂交种群”(或者用波特的话说就是“杂交种群”)。这种蜂群可能导致产生它的亲代种群之间的性兼容性。然后，通过不断的交配，原来的物种就会融化成一个新的物种——实际上就是合并而灭绝。马萨诸塞大学阿默斯特分校(University of Massachusetts, Amherst)的进化生物学家安德鲁·怀特利(Andrew Whiteley)是凯利的合著者，他说:“基本上，你已经换掉了经过数千代进化调整的基因组。”
生物学家解释说，对于杂交什么时候不可能，并没有固定的规则。DNA的变化是高度可变的，取决于物种和自然压力。例如，不同种类的欧洲鼩鼱，尽管它们的染色体排列在进化上存在巨大差异，但已经发现它们可以进行杂交，而家鼠的类似变化则阻止了杂交。凯利指出，海洋哺乳动物的染色体数量进化缓慢，即使是在差异已久的物种之间，也增加了成功杂交的几率，原因仍在研究中。
性活跃的男性北极熊是1,200磅的巨头，雌性灰熊的重量四倍。那配对“可能是午餐而不是混合动力车。”
由于气候变化的速度有多快，这一切在北极究竟会如何发展仍是一个悬而未决的问题。杂交种的成功与否，不仅取决于基因本身，也同样取决于环境——同一杂交种可能很好地适应一种环境，但非常适合另一种环境。通常情况下，自然选择会在数千代中做出这些决定，随着时间的推移，选择最适应环境的个体，直到物种完全适应其栖息地。
但是“我们正在加速进化的时钟，”凯利说。“如果你迅速改变一个环境，只需要很少几代人，做出适应性反应的机会也非常少。”换句话说，杂交是一种掷骰子的方式，其结果可能对每个物种的每个种群都是不同的。
凯利认为有杂交危险的极地物种有一半以上被列为濒危物种或受到保护，这意味着它们的消失将对保护产生切实的影响。灰熊需要或值得像北极熊一样的保护吗?《濒危物种法案》(Endangered Species Act)给出了肯定的答案，并为野生杂交物种提供了与它们的濒危亲本同样的保护。但是，一旦杂交种混合成一个群体，原始物种就完全消失了，“这些变化对我们来说非常令人担忧，”美国鱼类和野生动物管理局的生态服务经理皮特·索萨(Pete Souza)说。
索萨说，另一方面，谨慎的杂交已经被用来把濒临灭绝的物种从边缘挽救回来。20世纪90年代初，野生佛罗里达豹只剩下大约25只。基因库小的群体极易患病和功能障碍，而且很难恢复。因此，USFWS从德克萨斯州进口了8只雌性美洲狮，并把它们放在可能与雄性黑豹交配的地方。他们做到了，今天黑豹的数量已经跃升至160只，这多亏了美洲狮的基因突变。
但是，我们不应该指望积极的结果。动物（特别是顶层捕食者，如熊，密封和鲸鱼）不孤立生活;每种物种都表现了至关重要的生态作用。这在北极尤其如此，其中生物多样性低于开始，并且动物已经受到环境变化的压力。“如果我们足够拉扯挂毯，”惠特利说，“事情会开始分崩离析。”
蒂姆·麦克唐奈(Tim McDonnell)是气候咨询台．他的作品已出版《卫报》,山脉,和奥杜邦。
本文最初发表在2014年6月的《突变》杂志上。
