隨著全球氣溫持續(xù)上升，生物多樣性面臨加速喪失等威脅。物種能否適應(yīng)氣候變化，很大程度上取決于是否具有足夠的遺傳變異。然而，現(xiàn)有研究大多聚焦于物種自身的遺傳多樣性，往往忽視了漸滲雜交的作用，即不同物種通過基因交流，獲得在未來氣候變化背景下潛在作用的新適應(yīng)性基因。在氣候條件迅速變化的壓力下，僅依賴自身遺傳變異可能不足以應(yīng)對，而新突變的產(chǎn)生通常較為緩慢。因此，漸滲雜交或成為快速且有效的適應(yīng)途徑，尤其對于分布范圍狹窄、受地形阻隔的山地物種，這類物種是受氣候變化威脅最嚴(yán)重的類群之一。
近日，中國科學(xué)院動物研究所研究團(tuán)隊，以淡眉雀鹛、灰眶雀鹛、云南雀鹛三種近緣山地鳥類為研究對象，通過整合群體遺傳學(xué)與生態(tài)基因組學(xué)方法，探討了漸滲雜交如何幫助山地鳥類應(yīng)對未來氣候變化。這三種雀鹛分布于中國東南丘陵、云貴高原及橫斷山脈地區(qū)，自東向西海拔逐漸升高，氣溫與降水遞減，形成環(huán)境梯度。同時，已有研究表明三者之間存在基因流，這一體系是探究上述問題的理想類群。
研究發(fā)現(xiàn)，三種雀鹛大約在22萬年前開始分化，約4.7萬年前鄰域分布的物種之間開始出現(xiàn)基因流并延續(xù)至今。在接觸區(qū)，雜交個體的遺傳組成呈現(xiàn)不均勻混合模式。借助機(jī)器學(xué)習(xí)方法，研究團(tuán)隊更精細(xì)地識別出漸滲片段及其滲入方向。其中，灰眶雀鹛與淡眉雀鹛之間基因流水平較高，基因上有更多的滲入片段。在物種分化過程中，三者逐漸占據(jù)不同的氣候生態(tài)位，即東部的淡眉雀鹛偏好炎熱濕潤環(huán)境，西部的云南雀鹛適應(yīng)涼爽干燥條件，中部的灰眶雀鹛介于兩者之間。未來，這三種雀鹛將面臨嚴(yán)峻的氣候變化挑戰(zhàn)，預(yù)計將喪失約44%至69%的適宜棲息地。團(tuán)隊通過環(huán)境關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，約28.5%的氣候適應(yīng)性位點通過漸滲雜交擴(kuò)散至其他物種基因組中，并顯示出明顯的選擇信號。
隨著氣候趨于炎熱濕潤，這些適應(yīng)性漸滲位點的基因頻率預(yù)計將整體上升，有助于物種緩解環(huán)境壓力。基因組偏移量分析進(jìn)一步顯示，雜交區(qū)群體僅需較少的遺傳改變即可應(yīng)對氣候變化，表現(xiàn)出較低的氣候脆弱性。隨后，研究團(tuán)隊利用SLiM模擬驗證了維持基因流的重要性，即在持續(xù)基因流條件下，更多適應(yīng)性位點在物種間擴(kuò)散，種群適合度約在25代后開始恢復(fù)；若無基因流，適合度的恢復(fù)較為困難。同時，三種雀鹛的景觀連通性主要受地形影響，雜交區(qū)域連通性更高，且預(yù)計未來將保持穩(wěn)定。
研究證實，種間基因流是增強物種氣候適應(yīng)能力的重要進(jìn)化機(jī)制，其通過引入新的遺傳變異，可幫助物種在快速變化的環(huán)境中維持適應(yīng)潛力。該研究凸顯了維護(hù)遷徙通道與接觸區(qū)穩(wěn)定的重要性，有助于促進(jìn)物種間基因交流和恢復(fù)種群適合度。同時，該研究建立的分析框架，將群體遺傳學(xué)與氣候脆弱性評估相結(jié)合，為其他分布受限類群的氣候適應(yīng)研究提供了可推廣的思路與方法。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然-氣候變化》（Nature Climate Change）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金委員會等的支持。
論文鏈接
遺傳分化和種間漸滲
生態(tài)位分化和氣候適應(yīng)性漸滲位點
種間漸滲緩和氣候變化風(fēng)險
在未來條件下景觀連通性將保持穩(wěn)定
本文鏈接：基因漸滲增強山地鳥類對氣候變化適應(yīng)性研究獲進(jìn)展http://www.sq15.cn/show-12-2122-0.html
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