中国绒螯蟹（Eriocheir sinensis）杂交、线粒体捕获和隐性入侵的基因组证据：解开入侵生物遗传谜题

《Biological Invasions》：Genomic evidence for hybridization, mitochondrial capture and cryptic invasions in the Chinese mitten crab Eriocheir sinensis (Crustacea: Decapoda: Brachyura: Varunidae)

为解决欧洲中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）种群中出现日本绒螯蟹（Eriocheir japonica）线粒体单倍型的问题，研究人员开展了关于中华绒螯蟹杂交、线粒体捕获和隐性入侵的研究。结果表明其为线粒体 DNA 渗入而非隐性种入侵，该研究对入侵物种管理和监测意义重大。

　　在生物入侵的大舞台上，中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）可是个 “明星物种”，它从东亚的原生地出发，一路 “闯荡” 到欧洲，给当地的生态环境带来了不小的麻烦。在欧洲的中华绒螯蟹种群中，科学家们发现了一个奇怪的现象：部分个体携带的线粒体单倍型，居然和日本绒螯蟹（Eriocheir japonica）的一样。这一发现瞬间引起了轩然大波，大家纷纷猜测：这到底是怎么回事？是日本绒螯蟹的隐性入侵，还是其他原因呢？

要知道，准确识别这些入侵物种，对于生态保护和入侵物种管理至关重要。而且，随着科技的发展，线粒体环境 DNA 和 DNA 条形码技术在检测水生外来物种方面应用越来越广泛，但线粒体基因渗入会不会干扰这些技术的准确性呢？这一系列问题就像一团迷雾，笼罩着科研人员，也促使他们必须开展深入研究来揭开真相。

来自英国阿伯里斯特威斯大学（Aberystwyth University）等机构的研究人员，勇敢地挑起了这一重担。他们以英国威尔士的迪河（River Dee）为研究阵地，对中华绒螯蟹展开了全方位的研究。

研究人员通过多种技术手段，得出了一系列重要结论。从线粒体 DNA 角度来看，在迪河河口的中华绒螯蟹样本中，发现了 6 种 COI 单倍型，其中 5 种属于中华绒螯蟹，1 种属于日本绒螯蟹（EJJ_HP14）。这个日本绒螯蟹的单倍型在 2020 年样本中的频率，明显高于 2014 - 2015 年的样本。从核基因组分析方面，利用基因分型测序（GBS）和判别分析主成分（DAPC）等技术，发现携带日本绒螯蟹线粒体单倍型的个体，与携带中华绒螯蟹线粒体单倍型的个体，在核基因座上并没有形成生殖隔离，而是形成了一个混合的群体。在形态学分析中，研究人员对 284 个绒螯蟹标本的甲壳形态进行评估，发现携带日本绒螯蟹线粒体单倍型的个体，在甲壳形态上与中华绒螯蟹相似，无法从形态上区分两者。

综合这些研究结果，研究人员得出结论：迪河中的中华绒螯蟹种群，并非像之前猜测的那样存在两种物种，而是一个由杂交形成的单一物种群体。日本绒螯蟹线粒体 DNA 是通过杂交渗入到中华绒螯蟹的核基因组背景中的，而不是发生了隐性种入侵。这一结论意义非凡，它不仅让我们对中华绒螯蟹的入侵机制有了更深入的理解，还为后续研究遗传上新颖的生物入侵者的生命周期和生态习性提供了重要依据。而且，该研究也提醒我们，在利用环境 DNA 技术检测生物入侵时，要充分考虑线粒体基因渗入带来的干扰。

在研究过程中，研究人员用到了几个主要关键的技术方法。样本采集方面，从迪河和梅德韦河（River Medway）收集了 307 只成年中华绒螯蟹个体以及 48 只幼年中华绒螯蟹参考样本，还纳入了来自俄罗斯符拉迪沃斯托克（Vladivostok）、韩国和日本的参考样本。线粒体 DNA 分析上，提取肌肉组织 DNA，扩增 COI 基因并测序，构建最小生成网络分析单倍型。基因分型测序（GBS）则是对部分样本进行核基因变异分析，筛选出高质量的单核苷酸多态性（SNP）位点。利用贝叶斯聚类软件 STRUCTURE 和判别分析主成分（DAPC）评估种群结构。形态学分析时，对甲壳形态特征评分并进行 2D 几何形态测量分析 。

研究结果主要体现在以下几个方面。线粒体 DNA 部分，确定了 6 种 COI 单倍型，发现日本绒螯蟹单倍型 EJJ_HP14 在不同年份样本中的频率变化，以及中华绒螯蟹部分单倍型的分布特点。基因分型测序方面，DAPC 分析显示不同样本群体的聚类情况，STRUCTURE 分析表明迪河样本存在混合来源。形态学分析得出，迪河中华绒螯蟹的甲壳形态特征与中华绒螯蟹相似，且线粒体单倍型对甲壳形态无显著影响，而性别对甲壳形态有显著影响。

研究结论和讨论部分强调，通过基因组分析明确了迪河中华绒螯蟹为单一物种，虽核基因组杂交证据不明显，但线粒体单倍型频率高，表明历史上存在杂交，可能有适应性等位基因渗入。基因组数据支持多次引入的假设，存在隐性入侵信号但在近期样本中因混合消失，体现了长期采样的重要性。该研究对了解入侵物种遗传机制、生态影响以及管理都有着重要意义，也为后续研究指明了方向。论文发表在《Biological Invasions》，为相关领域的研究提供了重要参考。