近日，云南大学生命科学学院于黎研究员和胡靖扬研究员，继发表树穿山甲系统地理基因组学研究成果的基础上（图1），在中华穿山甲的博物馆基因组学研究中再次取得突破。

图1.树穿山甲系统地理基因组学研究成果，Molecular Biology and Evolution封面文章

研究团队从博物馆中收集获取了22份跨越超过60个世代的中华穿山甲的基因组数据，通过博物馆基因组学研究，揭示了极度濒危的中国穿山甲的动态遗传后果和灭绝风险，为中华穿山甲种群持续下降的复杂基因组遗传后果提供了新的见解。研究结果以“Pangolin museum genomics reveal the dynamic genetic consequences and extinction risk of the critically endangered Chinese pangolin”为题，于4月9日发表在国际期刊Molecular Biology and Evolution上。原文链接：https://doi.org/10.1093/molbev/msag099

中华穿山甲（学名：Manis pentadactyla）因被过度捕杀和利用，已被IUCN列为极度濒危物种，同时也是我国的国家一级保护野生动物。该物种仅分布于中国南部、东南亚北部和南亚北部，因起缓慢的生活史策略，繁殖率低、扩散能力有限，加上其对蚂蚁的专一性食性以及对栖息地破碎化的脆弱性，导致其种群恢复缓慢，灭绝风险更高。

由于人类活动的影响，再加上非法捕猎和走私的日益严重，许多野生动物的种群数量急剧减少，甚至走向灭绝。因此，开展长期的基因组侵蚀研究，为制定保护策略提供科学依据变得格外重要。虽然科学家可以通过分析古DNA、历史或博物馆标本的基因组序列，了解这些物种不同世代间遗传上的变化，但往往因为样本数量太少，很难深入弄清种群长期衰退的完整过程，因此需要开展长期连续时间尺度下的研究，才能更好地理解在持续灭绝压力下种群是如何一步步衰退以及如何维持存续。

本研究整合了来自博物馆和现代中国穿山甲样本的不同时间的基因组学数据，跨越种群持续下降的不同时期，探索人类活动对基因组遗传侵蚀的影响。基于对228个穿山甲基因组（133个新测序）的分析，重新厘定了中华穿山甲的种群结构，将所有个体划分为5个种群，其中4个是已经报道的种群（青藏高原南部、中南半岛种群、中国西南部和中国南部）（图2）。与之前的研究相比，通过整合更多来自青藏高原南部的新生成样本，种群结构分析显示了一个重要的发现，青藏高原南部种群进一步分化为两个不同的亚种群：尼泊尔亚种群和中缅亚种群（图2B-2D）。

图2.中国穿山甲博物馆标本和当代标本的取样信息和种群结构

本研究揭示了导致种群持续下降的遗传复杂性的新见解。研究结果表明，在1980年至1999年期间，中国西南地区的种群减少更为严重，这可能是由于当时的人类活动（如狩猎和栖息地破碎化）以及对中国西南地区分布的自然保护区管理不善所导致的。此外，在2000年以后的时期里，中国南方地区的种群出现了更严重的种群减少，这进一步支持了人类人口数量显著增加和土地使用加剧，可能是导致穿山甲种群萎缩以及中国南方地区更严重遗传后果的主要原因。研究结果表明，在不同种群内部持续的种群下降驱动遗传后果的持续衰退，种群数量下降的严重程度与负面遗传后果的影响直接正相关——比如基因多样性减少、近亲繁殖增多、有害基因累积，对应的灭绝风险也会越高（图3）。但令人意外的是，在不同地区的中华穿山甲种群间，衰退最严重的种群（如中国西南地区的中华穿山甲），基因组受到的相对影响，反而比衰退程度较轻的种群（如中国华南地区的中华穿山甲）要小，这可能预示着不同种群衰退前的原始规模（历史有效种群大小），对其基因组遗传后果的影响更大（图3）。

图3.中国西南部和南部穿山甲种群的动态遗传学影响

此外，模拟结果表明在中国穿山甲西南部和南部种群中，随着承载能力的降低，其灭绝概率会随着种群数量持续下降的情况而逐渐上升。相反，如果采取积极有效的保护措施，以促进未来1000年内种群规模的增长，适应能力则会随着承载能力的增加而恢复（图5）。这些发现强调维持或增加种群规模是小而濒危种群长期生存能力的关键决定因素，种群数量的减少会导致遗传多样性降低和遗传负担增加，这会削弱适应能力和种群的恢复能力，从而提高灭绝风险。相比之下，种群增长可以通过扩大有效种群规模、减缓遗传漂变、清除有害突变以及促进适应能力的恢复来缓解遗传限制。尽管当前的种群增长趋势令人担忧，但本研究也表明，有针对性的、基于科学的保护干预措施能够有效地改变这些趋势。因此，必须加强和扩大现有保护区的管理，加强与执法部门的合作，并加大打击偷猎和非法交易的力度。此外，应在关键地区实施栖息地恢复计划，以科学方式缓解栖息地破碎化问题。这些措施应得到加强的基础研究的支持，这些研究涉及穿山甲的生态学、疾病和繁殖生物学等方面，这将有助于推进圈养繁殖计划并促进种群恢复。

图4.对中国西南部和南部中华穿山甲种群的Non-Wright–Fisher的未来演化模拟分析

总之，本研究通过将来自博物馆和现代中华穿山甲样本的时间动态基因组学数据相结合，揭示了人类活动对基因组遗传后果的动态变化影响是直接且一致的，但复杂之处在于多个因素（历史的自然选择强度、种群数量的减少程度、种群减少的持续时间和严重程度以及个体的响应或适应能力）相互作用并相互叠加以产生结果的过程。尽管种群间的遗传后果与种群减少的严重程度直接相关，但种群内部的差异主要由历史的有效种群规模决定，而非种群减少的强度。至关重要的是，中国南方种群显示严重降低遗传多样性、较高的近交程度和更大灭绝风险，比中国西南部种群更为突出，这要求优先进行保护。这项工作为基于科学地开展极度濒危物种的保护建立了框架。

云南大学生命科学学院胡靖扬研究员为论文的第一作者和共同通讯作者，于黎研究员为论文的末位通讯作者，硕士研究生蒋宇（硕士二年级）参与了该工作的数据分析。昆明动物研究所动物自然历史博物馆李松老师、昆明动物研究所遗传资源与进化国家重点实验室尹婷婷老师参与了样品收集和整理。本研究获国家自然科学基金（32470527和32160130）、云南省兴滇英才支持计划、云南省基础研究计划（202301AT070185）、云南省科技厅－云南大学联合基金（202401BF070001-018）以及中央引导地方科技发展资金（202407AB110004）支持。感谢中国科学院野生生物种质库动物分库对样品收集工作的大力支持。感谢领克生物（昆明）有限公司提供的测序服务，感谢合肥曙光先进计算中心提供的计算服务。

来源：生命科学学院

编辑：张懿淼 责任编辑：李哲