刺猬基因研究新发现：跨越农田的基因流动与遗传多样性变化

为探究刺猬种群基因流动和遗传多样性，研究人员分析四个郊区种群，发现雄性驱动基因流动，小斑块遗传多样性低。

　　在英国乡村，曾经随处可见的刺猬，如今数量却不断减少。这背后的 “罪魁祸首”，正是农业集约化。随着农业的发展，乡村栖息地不断丧失和碎片化，许多原本常见的物种都受到了严重影响，刺猬就是其中之一。过去，人们一直好奇，那些被大片农田隔开的刺猬种群，彼此之间还能有联系吗？它们的基因还能交流吗？而且，不同大小的栖息地斑块，对刺猬的遗传多样性又有怎样的影响呢？这些问题一直困扰着科研人员，也关系到刺猬的未来保护策略。

为了解开这些谜团，来自诺丁汉特伦特大学（Nottingham Trent University）、班戈大学（Bangor University）、谢菲尔德大学（University of Sheffield）等多个机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Conservation Genetics》杂志上，为我们了解刺猬的种群现状和保护策略提供了重要依据。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展研究。首先，他们从四个不同的郊区刺猬种群中进行采样，收集了 276 份刺猬样本，包括毛发和软组织样本，并详细记录了样本的地理坐标、性别和年龄等信息。接着，利用铵醋酸沉淀法从样本中提取 DNA，通过 28 对刺猬特异性引物对进行测试，最终选取 14 对引物对 236 个独特个体进行基因分型，分析核基因座的微卫星长度变异。然后，运用多种分析方法，如计算成对FST?、进行个体聚类分析、判别分析主成分（DAPC）和空间主成分分析（sPCA）等，来探究基因流动和遗传结构；使用相关软件包计算亲缘关系和遗传多样性指标123。

下面来看具体的研究结果：

• 遗传结构和基因流动：研究发现，所有成对地点比较的FST?值都很低，这表明当地刺猬种群在遗传上并没有明显分化。个体聚类分析也未能发现明显的地理种群结构，不同地点的刺猬个体混合在一起。DAPC 分析显示，样本的遗传分布大致反映了地理距离，但各地点的样本存在大量重叠，说明不存在离散、结构良好的种群。sPCA 分析发现，所有年龄段和性别的刺猬个体存在显著的正空间自相关，不过成年雄性的正空间自相关不显著，成年雌性则显著。这表明研究区域内当前存在基因流动，且主要由雄性驱动4511。
• 亲缘关系：研究人员测试了七种亲缘关系估计器，选择 lynchrd 作为后续分析的最佳估计器。分析发现，幼年刺猬组内亲缘关系显著高于预期，成年刺猬组内亲缘关系显著低于预期，因此幼年刺猬被排除在后续分析之外。将成年个体按原地点分组后，发现除样本量较少的 Halam（HM）外，同一地点的个体亲缘关系显著高于随机混合的情况。按性别分开分析时，仅在 Farnsfield（FF）地点的成年雌性中发现了显著较高的组内亲缘关系678。
• 遗传多样性：研究显示，当地刺猬种群的遗传多样性在局部尺度上严重降低，平均等位基因丰富度（AR?）比总体水平低 30%，不过平均观察杂合度与总体杂合度接近，这表明可能近期发生了种群变化。同时，较大的郊区斑块上，刺猬的观察杂合度（HO?）、预期杂合度（HS?）和等位基因丰富度（AR?）值通常更高，这与样本量无关，反映出刺猬在研究区域分布不均，且与栖息地类型有关910。

综合研究结果和讨论，这项研究有诸多重要意义。一方面，它首次揭示了刺猬在景观尺度上当代基因流动的情况，发现雄性刺猬能够在至少 3 公里的农田间隔的种群斑块间移动，这比以往基于空间捕获 - 重捕和 GPS 追踪研究认为的刺猬移动范围更广、频率更高。这意味着，之前认为孤立的刺猬种群，实际上通过基因流动相互连接。另一方面，研究表明较小的郊区斑块上，刺猬的等位基因丰富度和杂合度较低，反映了当地种群规模较小，这是栖息地丧失和破碎化导致遗传多样性丧失的早期迹象。

总的来说，该研究强调了同时考虑当前基因流动和当地遗传多样性，对于理解栖息地对遗传变异的影响、制定保护管理策略的重要性。它为刺猬的保护提供了关键信息，有助于相关人员制定更有效的保护策略，比如通过增加田间边缘的范围和质量、减少道路对刺猬的阻隔等方式，促进刺猬在不同种群中心之间的移动和基因交流，防止种群进一步碎片化和隔离，从而保护刺猬这一物种。