分子生物學(xué)
National Science Review:揭示同域物種形成的成種模式
物種形成是演化生物學(xué)研究的核心問(wèn)題之一。同域物種形成(sympatric speciation)是指新物種從同一地域祖先物種中演化而來(lái),在沒有地理隔離的情況下產(chǎn)生了生殖隔離的過(guò)程。然而,在同域物種形成的早期,物種間頻繁的基因流可延緩甚至逆轉(zhuǎn)種群分化,因此這種物種形成模式一直備受爭(zhēng)議。
雖然同域物種分化具理論可能性,但實(shí)證案例較少。斜口裸鯉(Gymnocypris eckloni scoliostomus)和花斑裸鯉(G. eckloni eckloni)是分布于青藏高原遜木措湖的兩個(gè)姐妹物種,在形態(tài)、食性、繁殖等特性上存在差異,且分化時(shí)間較短(距今約2萬(wàn)年—6萬(wàn)年間),是研究同域物種形成的理想模型,對(duì)同域物種形成的理論研究頗具意義?! ?/p>
中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所研究員何舜平團(tuán)隊(duì)等基于基因組學(xué)數(shù)據(jù),分析兩種裸鯉的遺傳多樣性、系統(tǒng)發(fā)育與遺傳結(jié)構(gòu)、種群動(dòng)態(tài)歷史、基因流、基因組島、選擇強(qiáng)度,輔以理論模擬,提出同域物種形成或是微鄰域物種形成(micro-parapatric speciation)模式。
該研究提出物種形成的地理尺度應(yīng)基于物種形成過(guò)程中的基因流來(lái)界定,比如異域物種形成中不存在基因流,同域物種形成中基因流應(yīng)暢通無(wú)阻。研究發(fā)現(xiàn)物種間存在54個(gè)大基因組島(≥ 100 kb),其總長(zhǎng)度約占所有基因組島總長(zhǎng)度的89.4%。大基因組島(≥ 100 kb)的存在表明在物種形成過(guò)程中基因流受到很大的限制。這與微異域物種形成中不存在基因流模式明顯不同,但大基因組島的存在也不支持同域物種形成模式。理論和最近的實(shí)證研究表明,持續(xù)的基因流應(yīng)該會(huì)產(chǎn)生許多小到幾kb的基因組島。而這種模式與鄰域物種形成的廣泛證據(jù)一致,即相鄰棲息地有利于趨異選擇,同時(shí)也允許基因流動(dòng),只不過(guò)微鄰域物種形成模式的尺度更小。此外,基因組島處包含一些與嗅覺信號(hào)相關(guān)基因,在魚類的食物選擇和選型交配中或起重要作用?! ?/p>
相關(guān)研究成果以Sympatric or micro-allopatric speciation in a glacial lake? Genomic islands support neither為題,在線發(fā)表在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》(National Science Review)上。 相關(guān)研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金面上基金等項(xiàng)目的支持。
圖1.(A-C)同域,異域和鄰域物種形成的基因流模式;(D)兩種裸鯉魚示意圖

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