结合谱系地理学与气候模型追踪中华白蛉(Phlebotomus sinici)多样化与扩散的演化历程

《Scientific Reports》：Combining phylogeography and climate models to track the diversification and spread of Phlebotomus simici

编辑推荐：本研究针对白蛉亚属(Adlerius)物种分类混乱及中华白蛉(Ph. sinici)在奥地利异常分布问题，通过COI基因谱系分析与古气候建模，揭示该亚属25-10 mya的演化分歧，明确Ph. sinici三大地理谱系（巴尔干/以色列/土耳其）的冰期避难所与全新世扩散路径，为理解这种婴儿利什曼原虫(L. infantum)潜在传播媒介的现代分布格局提供演化生物学依据。

　　

在地中海沿岸的夏夜，一种名为白蛉的微小吸血昆虫正悄然传播着危险的利什曼病。作为利什曼原虫(Leishmania spp.)的主要传播媒介，白蛉亚属Adlerius因其复杂的分类学地位和广泛的医学重要性备受关注。这个包含约20个物种的类群分布横跨东亚至东南欧，其中中华白蛉(Phlebotomus sinici)更因2018年在奥地利的神秘现身引发学界好奇——这个本应栖息在地中海沿岸的物种，为何会突然出现在中欧地区？这一反常现象背后，究竟隐藏着怎样的演化故事与扩散机制？

为解开这些谜团，维也纳医科大学等7国研究团队在《Scientific Reports》发表了一项开创性研究。通过整合分子谱系分析与古气候建模技术，团队首次系统重建了Adlerius亚属的演化历史，特别是中华白蛉在冰期后的扩散轨迹。研究揭示了地质历史事件如何塑造这些病媒生物的分布格局，为预测气候变化背景下疾病传播风险提供了关键科学依据。

研究采用多学科技术方法：基于168条COI（细胞色素c氧化酶亚基I）序列进行最大似然法和贝叶斯系统发育分析；使用BEAST2.7.3软件进行分歧时间估算（采用1.0%-2.5%/my替代率）；通过错配分布分析和贝叶斯天际线图检测种群扩张信号；结合RRW扩散模型与12个古气候数据集（从晚中新世到人类世）重建适宜栖息地动态变化。样本涵盖奥地利、巴尔干半岛、以色列等地的野外采集标本及公共数据库序列。

"Adlerius亚属的系统发育关系"部分揭示出两大进化枝：第一枝包含中华白蛉、Ph. brevis和土耳其/亚美尼亚未定种，第二枝涵盖其余物种。中华白蛉呈现三大地理谱系：谱系I（奥地利/巴尔干）、谱系II（以色列）和谱系III（土耳其/爱琴海岛屿），其分化时间可追溯至3.5-1.25 mya。值得注意的是，Ph. balcanicus在巴尔干和土耳其种群间存在显著遗传分化，暗示可能存在隐存种。

"分歧时间估算"显示Adlerius亚属主要分化事件与地中海地质剧变同步。第一枝与第二枝的基底分歧（25-10 mya）对应副特提斯海退缩，而5.96-5.33 mya的Messinian盐度危机则促进了Ph. sinici与Ph. brevis的分化。中国物种Ph. chinensis与Ph. sichuanensis的独特进化地位，印证了东亚地区白蛉的特有演化路径。

"中华白蛉的谱系地理模式"部分发现48个COI单倍型，呈现明显地理隔离。谱系I（巴尔干）表现出近期种群扩张特征（Tajima's D=-2.235），其共同祖先可追溯至54.0-135.1 kya。空间扩散分析表明，该物种可能起源于土耳其西南部，后分三路扩散：西向至巴尔干（最终抵奥地利）、东向至以色列、南向至爱琴海岛屿。奥地利个体的单倍型与巴尔干样本分化于60-150 kya，暗示其或是古老残留种群而非近期人为传播。

"海拔与气候特征"显示72.3%的中华白蛉栖息地属柯本Csa（炎热夏季地中海）气候，最高分布海拔达1656米。古气候模型重现了从托尔顿期（11.608-7.246 mya）至今的适宜区变迁：中新世晚期广阔的副特提斯海岸适宜区，到末次冰盛期退缩至爱琴海沿岸避难所，全新世后重新向巴尔干北部扩张。值得注意的是，当前气候模型预测匈牙利平原等中欧地区已具备栖息条件，但实地调查尚未证实这些区域的种群建立。

在讨论环节，研究者指出这项研究解决了Adlerius亚属三大关键问题：首先，COI系统发育证实Ph. balcanicus和Ph. sinici都存在隐存分化，需结合形态与分子标记重新审定；其次，古气候模拟与遗传数据共同揭示冰期避难所位于爱琴海沿岸，而奥地利个体的出现可能反映自然扩散与人为传播的复合效应；最后，全新世气候变暖显著扩大了中华白蛉的潜在分布区，这对预测利什曼病传播风险具有重要预警价值。

这项研究的突破性发现在于首次将白蛉演化历史与地质气候事件精确关联。通过证明Ph. sinici三大谱系的分化与中新世-更新世气候震荡同步，研究者为理解地中海病媒生物适应性演化树立了新范式。更引人深思的是，尽管模型显示中欧已具备气候适宜性，但中华白蛉在奥地利"昙花一现"的记录，暗示种群建立可能还需特定生态条件或传播动力。这为未来监测气候变化下病媒扩散提供了关键科学线索，提示我们需要建立更完善的生物地理预警体系。