来源:中国科学院水生生物研究所 发布时间:2023/1/4 13:52:36
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中科院水生所揭示同域物种形成的成种模式

 

物种形成是演化生物学研究的核心问题之一。同域物种形成(sympatric speciation)是指新物种从同一地域祖先物种中演化而来,在没有地理隔离的情况下产生了生殖隔离的过程。然而,在同域物种形成的早期,物种间频繁的基因流可以延缓甚至逆转种群分化,因此这种物种形成模式一直备受争议。

虽然同域物种分化具有理论的可能性,但实证案例较少。分布于青藏高原逊木措湖的两个姐妹物种:斜口裸鲤(Gymnocypris eckloni scoliostomus)和花斑裸鲤(G. eckloni eckloni)在形态、食性、繁殖等特性上存在差异,且分化时间较短(距今约2万年—6万年间),是研究同域物种形成的理想模型,对同域物种形成的理论研究具有重要意义。

中国科学院水生生物研究所何舜平团队等基于基因组学数据,对两种裸鲤进行了遗传多样性、系统发育与遗传结构、种群动态历史、基因流、基因组岛、选择强度进行了分析,辅之以理论模拟,提出同域物种形成可能是微邻域物种形成(micro-parapatric speciation)模式。

(A-C)同域,异域和邻域物种形成的基因流模式;(D)两种裸鲤鱼示意图

该研究提出物种形成的地理尺度应基于物种形成过程中基因流来界定,比如异域物种形成中不存在基因流,同域物种形成中基因流应畅通无阻。研究中发现物种间存在54个大基因组岛(≥ 100 kb),其总长度约占所有基因组岛总长度的89.4%。大基因组岛(≥ 100 kb)的存在表明在物种形成过程中基因流受到很大的限制。这与微异域物种形成中不存在基因流模式明显不同,但大基因组岛的存在也不支持同域物种形成模式。理论和最近的实证研究表明,持续的基因流应该会产生许多小到几kb的基因组岛。而这种模式与邻域物种形成的广泛的证据一致,即相邻的栖息地有利于趋异选择,同时也允许基因流动,只不过这种微邻域物种形成模式的尺度更小。

此外,基因组岛处包含了一些与嗅觉信号相关基因,在鱼类的食物选择和选型交配中可能起着重要作用。

选择性消除分析

该研究工作得到了Norman A. Johnson (University of Massachusetts- Amherst) 的点评:“Likely, most cases of non-allopatric speciation will not be at the other extreme of true sympatry.”

该研究工作以“Sympatric or micro-allopatric speciation in a glacial lake? Genomic islands support neither”为题,在线发表在国际学术期刊National Science Review(文章链接:https://doi.org/10.1093/nsr/nwac291)。

水生所博士生孙宁,杨连东青年研究员,西北高原生物研究所副研究员田菲,水生所曾宏辉高级工程师为论文的共同第一作者。中山大学何子文副教授,西北高原生物研究所赵凯研究员,陈宜瑜院士,水生所何舜平研究员为通讯作者。

该研究工作得到了国家自然科学基金重大研究计划、科院先导专项B、国家自然科学基金面上基金等项目的资助和支持。

逊木措湖采样途中

 
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