物種的適應(yīng)性輻射（Adaptive radiation），即短期內(nèi)大量爆發(fā)新物種并占領(lǐng)不同生態(tài)位的過(guò)程，能夠快速推動(dòng)物種形成并豐富物種多樣性。高原鰍屬魚(yú)類(lèi)（Triplophysa）是條鰍科魚(yú)類(lèi)中物種多樣性最高的類(lèi)群，也是青藏高原特有物種中數(shù)量最多的屬，具有生態(tài)多樣性和快速進(jìn)化特征。生物地理學(xué)與分子生物學(xué)證據(jù)表明，高原鰍屬的起源和演化與青藏高原的隆升息息相關(guān)，是探究青藏高原隆升過(guò)程中物種適應(yīng)性輻射的典型素材。已有研究針對(duì)適應(yīng)性輻射的基因組分析表明，古老的基因滲透可能是促進(jìn)物種適應(yīng)性輻射的重要驅(qū)動(dòng)力。

 

　　中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所研究員何舜平團(tuán)隊(duì)選取了分布于青藏高原地區(qū)的18個(gè)具有代表性的高原鰍屬魚(yú)類(lèi)物種，通過(guò)對(duì)全基因組序列的分析來(lái)還原高原鰍的復(fù)雜進(jìn)化史。研究人員首先基于全基因組SNV重建了高原鰍屬魚(yú)類(lèi)的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，呈現(xiàn)出典型的網(wǎng)狀進(jìn)化特點(diǎn)，提示不完全譜系分選或種間基因滲透事件的發(fā)生。對(duì)系統(tǒng)發(fā)育不一致的量化分析表明，相比不完全譜系分選，種間基因滲透是高原鰍屬魚(yú)類(lèi)系統(tǒng)發(fā)育沖突的主要原因，高原鰍屬魚(yú)類(lèi)物種間廣泛發(fā)生的基因流動(dòng)事件得以確認(rèn)。

 

　　研究人員對(duì)西藏高原鰍（T. tibetana）及其他4個(gè)顯示強(qiáng)烈基因滲入信號(hào)的高原鰍屬魚(yú)類(lèi)進(jìn)行種群動(dòng)態(tài)歷史和物種形成溯祖模擬分析，結(jié)果顯示，伴隨著青藏高原隆升和氣候周期性變化，高原鰍屬魚(yú)類(lèi)物種的有效種群大?。∟e）也呈現(xiàn)出周期性上升和下降。西藏高原鰍在Penultimate glaciation（PG）冰期后所呈現(xiàn)出來(lái)的有效種群大小和核苷酸多樣性（π）下降，結(jié)合生物地理學(xué)和地質(zhì)學(xué)證據(jù)推測(cè)，這可能與青藏高原第三次隆升過(guò)程中劇烈而不均勻的構(gòu)造上升運(yùn)動(dòng)所造成的分布地隔離有關(guān)。研究還發(fā)現(xiàn)了大約在0.24～9.87百萬(wàn)年前在西藏高原鰍和高原鰍屬魚(yú)類(lèi)祖先進(jìn)化枝之間發(fā)生的古代基因流事件的證據(jù)。

 

　　為了探究高原鰍屬魚(yú)類(lèi)適應(yīng)高原極端環(huán)境的分子機(jī)制，研究人員基于滑動(dòng)窗口對(duì)全基因組發(fā)生滲透區(qū)域的核苷酸多樣性、FST、重組率和Fd值等群體遺傳學(xué)參數(shù)進(jìn)行比較分析，結(jié)果顯示，發(fā)生基因滲入的基因組區(qū)域展現(xiàn)了低重組率和低核苷酸多樣性的特征，這與發(fā)生選擇的基因區(qū)域有相似之處。該研究是對(duì)全基因組基因滲透促進(jìn)物種適應(yīng)性輻射的初步探索，為進(jìn)一步探究高原鰍屬魚(yú)類(lèi)適應(yīng)青藏高原的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力提供了新的思路。

 

　　相關(guān)成果在線發(fā)表于《分子生物與進(jìn)化》（Molecular Biology and Evolution）。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)、第三次新疆綜合科學(xué)考察等項(xiàng)目的支持。