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科研進(jìn)展

水生所揭示同域物種形成的成種模式

發(fā)表日期:2023-01-04孫寧來源:水生生物研究所放大 縮小

  物種形成是演化生物學(xué)研究的核心問題之一。同域物種形成(sympatric speciation)是指新物種從同一地域祖先物種中演化而來,在沒有地理隔離的情況下產(chǎn)生了生殖隔離的過程。然而,在同域物種形成的早期,物種間頻繁的基因流可以延緩甚至逆轉(zhuǎn)種群分化,因此這種物種形成模式一直備受爭(zhēng)議。 

  雖然同域物種分化具有理論的可能性,但實(shí)證案例較少。分布于青藏高原遜木措湖的兩個(gè)姐妹物種:斜口裸鯉(Gymnocypris eckloni scoliostomus)和花斑裸鯉(G. eckloni eckloni)在形態(tài)、食性、繁殖等特性上存在差異,且分化時(shí)間較短(距今約2萬年—6萬年間),是研究同域物種形成的理想模型,對(duì)同域物種形成的理論研究具有重要意義。 

  中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所何舜平團(tuán)隊(duì)等基于基因組學(xué)數(shù)據(jù),對(duì)兩種裸鯉進(jìn)行了遺傳多樣性、系統(tǒng)發(fā)育與遺傳結(jié)構(gòu)、種群動(dòng)態(tài)歷史、基因流、基因組島、選擇強(qiáng)度進(jìn)行了分析,輔之以理論模擬,提出同域物種形成可能是微鄰域物種形成(micro-parapatric speciation)模式。 

A-C)同域,異域和鄰域物種形成的基因流模式;(D)兩種裸鯉魚示意圖 

  該研究提出物種形成的地理尺度應(yīng)基于物種形成過程中基因流來界定,比如異域物種形成中不存在基因流,同域物種形成中基因流應(yīng)暢通無阻。研究中發(fā)現(xiàn)物種間存在54個(gè)大基因組島(≥ 100 kb),其總長(zhǎng)度約占所有基因組島總長(zhǎng)度的89.4%。大基因組島(≥ 100 kb)的存在表明在物種形成過程中基因流受到很大的限制。這與微異域物種形成中不存在基因流模式明顯不同,但大基因組島的存在也不支持同域物種形成模式。理論和最近的實(shí)證研究表明,持續(xù)的基因流應(yīng)該會(huì)產(chǎn)生許多小到幾kb的基因組島。而這種模式與鄰域物種形成的廣泛的證據(jù)一致,即相鄰的棲息地有利于趨異選擇,同時(shí)也允許基因流動(dòng),只不過這種微鄰域物種形成模式的尺度更小。 

  此外,基因組島處包含了一些與嗅覺信號(hào)相關(guān)基因,在魚類的食物選擇和選型交配中可能起著重要作用。 

選擇性消除分析 

  該研究工作得到了Norman A. Johnson (University of Massachusetts- Amherst) 的點(diǎn)評(píng):Likely, most cases of non-allopatric speciation will not be at the other extreme of true sympatry.” 

  該研究工作以Sympatric or micro-allopatric speciation in a glacial lake? Genomic islands support neither為題,在線發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊National Science Review(文章鏈接:https://doi.org/10.1093/nsr/nwac291)。 

  水生所博士生孫寧,楊連東青年研究員,西北高原生物研究所副研究員田菲,水生所曾宏輝高級(jí)工程師為論文的共同第一作者。中山大學(xué)何子文副教授,西北高原生物研究所趙凱研究員,陳宜瑜院士,水生所何舜平研究員為通訊作者。 

  該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃、中科院先導(dǎo)專項(xiàng)B、國(guó)家自然科學(xué)基金面上基金等項(xiàng)目的資助和支持。 

遜木措湖采樣途中

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