城市环境是一个复杂且具有高度人为干扰的生态系统。城市动物为了在这种特殊环境中生存和繁衍，会发生适应性进化。分子遗传学为研究这些进化过程提供了有力的工具，可以从基因层面揭示动物适应城市环境的内在机制。

城市环境对动物的挑战

栖息地改变：城市中自然栖息地被建筑物、道路等大量分割。例如，鸟类的筑巢场所从自然树木变为城市中的路灯杆、建筑物的屋檐等。这种栖息地的碎片化使得动物的活动范围受限，基因交流可能受阻。

食物资源变化：城市中有大量人类丢弃的食物垃圾，这与自然环境中的食物类型和分布有很大差异。像老鼠在城市环境中更容易获取谷物类的加工食品，而在自然环境中可能主要以植物种子等为食。这种食物资源的变化会对动物的消化系统等生理特征产生选择压力。

污染和气候变化：城市的空气、水和土壤污染对动物健康产生威胁。同时，城市的热岛效应等气候变化现象也使城市内部的温度等气候条件不同于周边自然环境。比如，一些昆虫可能因为城市的高温而改变自身的繁殖周期和生理代谢速率。

分子遗传学研究方法

基因测序技术：

全基因组测序能够获得动物个体完整的基因组信息。通过比较城市动物和其野生同类的全基因组序列，可以找出差异基因。例如，对城市麻雀和乡村麻雀进行全基因组测序，发现与代谢相关的基因可能存在差异，这可能与城市麻雀适应城市的食物资源有关。

转录组测序聚焦于基因表达情况。在不同的城市环境压力下，动物细胞内的基因转录水平会发生变化。例如，在受到污染胁迫的城市鱼类中，通过转录组测序可以发现与解毒相关基因的转录水平显著提高。

基因分型技术：利用单核苷酸多态性（SNP）标记等方法对城市动物群体的基因进行分型。通过分析不同基因位点的多态性，可以了解群体的遗传结构和基因频率变化。例如，在城市老鼠群体中，与抗药性相关的基因位点可能出现较高频率的特定等位基因，这反映了老鼠对城市灭鼠药物的适应性进化。

适应性进化的分子遗传学证据

形态特征相关基因：城市动物的一些形态特征可能发生改变。例如，城市鸟类的翅膀长度可能因为在城市建筑物之间的飞行方式而发生变化。研究发现，与骨骼发育相关的基因在城市鸟类群体中的表达或基因序列可能有所改变，从而导致翅膀形态的适应性进化。

生理特征相关基因：

对污染物的耐受性方面，城市昆虫可能进化出对重金属等污染物的耐受性。在分子水平上，与重金属解毒相关的基因（如金属硫蛋白基因）在城市昆虫群体中的拷贝数可能增加或者表达上调，以帮助昆虫结合和排出体内的重金属离子。

在食物消化方面，城市动物可能有更适应人工食物的消化系统。比如，城市松鼠中与淀粉酶基因相关的序列可能发生变化，使得它们能够更好地消化人类丢弃的富含淀粉的食物。

行为特征相关基因：

城市动物的昼夜节律可能会被打乱。与生物钟调节相关的基因（如 Per、Cry 等基因）在城市动物群体中的表达模式可能会改变，以适应城市的光污染和人类活动噪音等干扰。

动物的社交行为也可能发生变化。在城市环境中，一些动物的领地意识可能减弱，这可能与神经递质相关基因的改变有关，这些基因会影响动物的行为和认知。