青藏科考

小熊猫究竟是一个物种还是两个物种?最新研究解密

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2020-03-02 12:30


小熊猫(Ailurus fulgens)隶属于食肉目Carnivora鼬超科Musteloidea小熊猫科Ailuridae。目前仅分布在喜马拉雅-横断山脉区域,包括中国、缅甸、不丹、印度及尼泊尔等国家,属于青藏高原旗舰物种。1902年以来小熊猫被分为两个亚种:喜马拉雅亚种(A. f. fulgens)和中华亚种(A. f. styani),并将怒江作为亚种分化的地理边界;近期也有分类学家根据形态差异和地理分布,将这两个亚种提升为物种,即喜马拉雅小熊猫(A. fulgens)和中华小熊猫(A. styani)。然而,长期以来,关于小熊猫亚种或物种的划分存在争议,一方面是传统的形态划分特征在地理分布上不完全一致,另一方面一直缺乏遗传学证据的支持。关于小熊猫亚种或物种从古至今的演化历史尚不清楚。

为回答上述问题,第二次青藏高原综合科学考察研究任务五生物多样性保护与可持续利用高原动物多样性保护和可持续利用专题研究团队利用种群基因组学方法,对来自7个地理种群的65只野生小熊猫进行全基因组重测序分析,组装了49只小熊猫的线粒体基因组,并对49只雄性小熊猫进行Y染色体SNP变异分型。上述三种标记的分析结果均发现,两个区域的小熊猫存在显著的遗传分歧,且线粒体基因组单倍型和Y染色体SNP单倍型均无共享,这些结果显著支持将小熊猫划分为两个系统发生种(phylogenetic species),即喜马拉雅小熊猫(A. fulgens)和中华小熊猫(A. styani)。进一步分析发现,雅鲁藏布江最可能是两个物种分化的地理边界,而不是传统认为的怒江,这也解释了之前发现的“传统的形态划分特征在地理分布上不完全一致”现象。

基于基因组重测序数据,重构了两种小熊猫的种群波动和分歧历史,发现其具有明显不同的演化历史,其中中华小熊猫经历了2次种群瓶颈和1次明显的种群扩张,而喜马拉雅小熊猫则经历了3次种群瓶颈和1次很小的种群扩张。两个物种是在更新世倒数第二个冰期遭遇严重种群瓶颈后,开始发生分化;之后东喜马拉雅-高黎贡遗传种群分化出来,最后四川邛崃遗传种群同小相岭-凉山遗传种群发生分化。进一步分析发现,喜马拉雅小熊猫具有最低的遗传多样性,最高的连锁不平衡及较高的有害遗传变异负荷,凸显了急需加强喜马拉雅小熊猫保护的紧迫性。另外,该研究结果为科学保护两种野生小熊猫、建立准确的圈养小熊猫谱系及避免种间杂交提供了科学依据。

该研究全面提供了小熊猫两个物种分化的遗传学证据,厘清了长期存在的亚种或物种划分的争议;并在基因组水平深入揭示了小熊猫属两个物种的演化历史与濒危过程,为合理保护对策的制定提供了科学依据。相关研究结果于2020年2月27日以“Genomic evidence for two phylogenetic species and long-term population bottlenecks in red pandas”为题在线发表在Science Advances杂志上。 任务五生物多样性保护与可持续利用高原动物多样性保护和可持续利用专题胡义波研究员,中国科学院动物所博士生Arjun Thapa为论文的共同第一作者,魏辅文院士为论文的通讯作者。该研究得到了中国科学院、国家自然科学基金委、生态环境部、第二次青藏高原综合科学考察研究项目等单位的项目资助。

 论文链接:https://advances.sciencemag.org/content/6/9/eaax5751.full 

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图1. 两种小熊猫不同的面部和尾部环纹毛色特征(中华小熊猫,A和C;喜马拉雅小熊猫,B和D)

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图2. 基于全基因组重测序,Y染色体SNP分型,及线粒体基因组的小熊猫种群遗传结构(中华小熊猫,A. styani;喜马拉雅小熊猫,A. fulgens)