-整理287种陆生脊椎动物种群遗传多样性、2461个物种系统发育多样性数据
作者:陈欢欢
发布时间:2021-01-27
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-整理287种陆生脊椎动物种群遗传多样性、2461个物种系统发育多样性数据

野生金丝猴   视觉中国供图

■本报记者 陈欢欢

第六次生物大灭绝是否已经开始未有定论,但生物多样性加速丧失是不争的事实。中国科学院院士、中国科学院动物研究所研究员魏辅文近日指出,在生物多样性保护中,相比物种多样性,遗传多样性容易被忽视,却非常关键。

历时两年,由魏辅文领衔的合作团队收集和整理了已发表的中国陆生脊椎动物的遗传多样性和系统发育多样性数据,并对其空间分布格局进行比较分析,发现了我国陆生脊椎动物多样性演化的“博物馆”和“摇篮”。相关研究结果1月23日在线发表于《科学进展》。

据悉,这是我国首次评估陆生脊椎动物的遗传多样性和系统发育多样性空间格局。论文第一作者、中国科学院动物研究所研究员胡义波告诉《中国科学报》,该研究识别了我国遗传多样性丰富/贫乏的区域和系统发育多样性古老/年青的区域,对国家尺度的遗传多样性保护规划和2020年后生物多样性保护框架制定具有重要科学支撑作用。

三大多样性 一个不能少

生物多样性和生态系统服务政府间科学与政策平台(IPBES)2019年公布的最新评估报告指出,当前全球正面临自然衰退“史无前例”和物种灭绝“加速”的局面,大约有100万种动植物物种遭受灭绝的威胁,其中许多物种会在几十年内灭绝,比人类历史上任何时候都要多。

生物多样性,实际包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性3个组成部分。目前,物种多样性比较受关注。但实际上,越来越多的研究证实,遗传因素在物种濒危和灭绝中起着至关重要的作用。

遗传多样性是指地球上生物携带遗传信息的总和,可以看成是一个“基因库”。一个物种包含的遗传变异越丰富,它对环境的适应能力越强。因此,较高的遗传多样性意味着物种具有更高的进化潜力和更强的适应能力。系统发育多样性则反映了物种演化的历史。

于是,为了进一步厘清我国陆生脊椎动物的遗传多样性和系统发育多样性,中国科学院动物研究所联合中国环境科学研究院、中国科学院成都生物研究所、华中师范大学、安徽大学等单位共同开展了此项合作。研究人员全面收集和整理了已发表的中国陆生脊椎动物(哺乳类、鸟类、爬行类和两栖类)基于3种遗传标记(线粒体Cytb基因、线粒体D-loop控制区及核微卫星)的遗传多样性数据,并对其空间分布格局进行了比较分析。

找到演化“博物馆”和“摇篮”

数据显示,中国是世界上生物多样性最丰富的国家之一,拥有超过3000种陆生脊椎动物。

研究人员表示,分析发现我国西南和华南区的陆生脊椎动物具有较高的遗传多样性,而东北、华北和蒙新区的陆生脊椎动物具有较低的遗传多样性。论文建议给予遗传多样性高的区域更高的保护优先权。不过胡义波表示,遗传多样性较低的区域也需要加强保护,因为这些区域可能含有种群特有的遗传变异,容易丧失。

对系统发育多样性空间分布的评估则显示,我国华南区的系统发育多样性最高,青藏区的系统发育多样性最低。在控制物种多样性对系统发育多样性的影响后,南方部分省份(海南和广西)区域具有显著高的系统发育多样性,反映整体上该区域分布的物种分化时间较早,是陆生脊椎动物多样性演化的“博物馆”;而横断山脉区域具有显著低的系统发育多样性,诞生的新物种较多,是演化的“摇篮”。

研究分析还发现,年平均降水和气温对基于线粒体基因的遗传多样性空间分布格局有显著正作用,而海拔和人口密度有显著副作用。“这说明外在环境因素在陆生脊椎动物遗传多样性水平上发挥着重要作用,尤其应注意人类活动对遗传多样性丧失的影响。”胡义波说。

用科研成果支撑保护实践

该研究涉及287种陆生脊椎动物的种群遗传多样性数据和2461个物种的系统发育多样性数据,20多名科研人员和研究生参与了数据收集和整理分析,前后耗时两年。据胡义波介绍,除了数据量大,研究难点还包括对来自不同研究、不同来源的数据的规范化整理,核查数据的可靠性、可比性等。

虽然耗时耗力,但在研究人员看来,却是“必须得做”的基础性工作。(下转第2版)

胡义波表示,国际上已有全球尺度的哺乳类和两栖类遗传多样性评估,但其分析的栅格空间尺度很大,因此从国家水平看结果很粗放,对我国的遗传多样性保护规划意义不大。在国内,过去30年,我国科学家利用不同的分子遗传标记评估了众多陆生脊椎动物的遗传多样性,也公布了大量陆生脊椎动物的线粒体基因序列。但都是以小尺度地理种群为对象,单独评估每个物种及种群的遗传多样性水平,全国范围物种水平的陆生脊椎动物遗传多样性和系统发育多样性评估工作尚属空白。

“还有许多陆生脊椎动物的遗传多样性有待科学评估,也需要加强我国海洋生物的遗传多样性研究和评估。”胡义波说。

此外,评估数据显示,全世界接近20%的脊椎动物受到威胁。而在中国,情况更糟,达到21.4%,包括43.1%的两栖动物、29.7%的爬行动物、 26.4%的哺乳动物、20.4%的鱼类和10.6%的鸟类。“其中包括大熊猫、小熊猫、金丝猴、虎、大鲵等很多旗舰物种。”胡义波强调。

对于生物多样性保护,胡义波希望,在管理层面能成为“主流”、提升到“生态文明建设”的高度;在科学研究上,加强生物多样性水平、空间分布、丧失原因、保护重点等问题的研究,同时将科学成果及时应用到保护管理和实践中,减少两者的脱节,实现科研成果支撑保护实践。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1126/sciadv.abd5725

《中国科学报》 (2021-01-27 第1版 要闻)



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