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澳大利亚东部温带森林近 200 年被广泛分割,受火灾和气候变化威胁加剧。研究人员以 Anepischetosia 属蜥蜴为对象,用简化基因组数据和线粒体测序研究其系统地理结构和遗传多样性。结果发现至少 6 个进化显著单元(ESUs),部分种群遗传多样性低。这为生物多样性保护提供重要依据。
在澳大利亚东南部的温带森林里,生活着一种小巧且神秘的蜥蜴 ——Anepischetosia maccoyi(麦氏滑蜥)。这片森林曾经郁郁葱葱、生机盎然,是众多动植物的家园。然而近 200 年来,人类活动的影响使得这片森林被广泛分割,支离破碎。与此同时,气候变化带来的极端天气增多,火灾发生的频率和强度不断上升,给这片森林生态系统带来了巨大的挑战。在这样的大背景下,准确了解这片森林中生物的多样性和特有性分布变得至关重要,它是保护这些珍贵生物资源的关键。但长期以来,麦氏滑蜥由于其生活习性隐秘,大多时间都藏在岩石、原木和落叶下,很少暴露在人们的视野中,导致人们对它的了解十分有限。而且,之前的研究也没有利用现代基因组方法对其进行全面的遗传评估,这就为研究这种蜥蜴的遗传结构和多样性带来了困难。为了填补这些知识空白,来自澳大利亚多个研究机构的研究人员(包括 Macquarie University、Australian National University、University of Western Australia 等)决定开展一项深入研究,试图揭开麦氏滑蜥的遗传奥秘,为其保护提供有力支持 。
研究人员通过对麦氏滑蜥的研究,得出了一系列重要结论。他们发现该属蜥蜴存在着至少三个未被正式认可的物种,涵盖六个或更多的进化显著单元(ESUs)。这些单元有着长期的局部生存和隔离历史,其遗传结构在地理上呈现出独特的分布模式。这一发现对于生物多样性的评估和保护具有重要意义,它表明以往对该地区生物多样性的认识可能存在严重不足,需要重新审视和调整保护策略。论文发表在《Conservation Genetics》上。
研究人员主要运用了以下关键技术方法:从澳大利亚多个博物馆收集了 89 份麦氏滑蜥的组织样本,涵盖了其大部分地理分布范围。使用 Macherey - Nagel NucleoSpin 96 Tissue kit 提取 DNA,通过 DArTseq 方法进行测序,获得单核苷酸多态性(SNP)数据。对 19 个样本的线粒体 NADH 脱氢酶亚基 4(ND4)基因进行测序,分析进化关系。利用 STACKS、Trimmomatic 等软件对数据进行处理和分析,评估种群结构、遗传多样性等指标。
下面来看具体的研究结果:
- 系统发育和系统地理学:所有系统发育分析都强烈支持 Anepischetosia 属为单系群。该属存在三个主要分支,分别对应伊拉瓦拉(Illawarra)、澳大利亚东南部(包括澳大利亚首都地区、新南威尔士州南部和维多利亚州东部)和西部(维多利亚州西部和南澳大利亚州东南部)。分子钟分析表明,主要分支在晚中新世开始分化,东部种群内部分支在更新世开始分化。
- 基于 SNP 的种群结构分析:主坐标分析(PCoA)和 ADMIXTURE 分析都识别出了与系统发育分析一致的种群结构。在 Anepischetosia 属数据集中,个体被分为三个主要群体,对应三个候选物种。精细 RAD 结构(fineRADstructure)分析进一步确认了这些群体的存在,并显示群体间存在一定的遗传隔离。
- Anepischetosia 种群的遗传多样性:遗传多样性估计结果显示,西部种群和东部种群的吉普斯兰(Gippsland)种群遗传多样性较高,而东部种群的贝特曼斯湾(Batemans Bay)种群遗传多样性较低。F 统计量和系统地理学结果表明,西部种群的遗传变异存在强烈的地理结构。
在研究结论和讨论部分,此次研究揭示了 Anepischetosia 属蜥蜴丰富的遗传多样性和复杂的系统地理结构,这些结果在澳大利亚东南部脊椎动物中是独特的。从分类学角度看,研究结果支持将三个主要分支视为潜在物种,但需要进一步的形态学研究来确认。对于保护而言,目前对麦氏滑蜥的保护评估可能需要重新审视,因为该属可能存在多个生殖隔离的物种,部分种群面临着较高的灭绝风险。特别是伊拉瓦拉候选物种,由于其分布范围狭窄,栖息地破坏严重,面临着极大的生存压力;东部候选物种的部分 ESUs 也因火灾影响,种群数量可能已经下降。而西部候选物种由于遗传样本不足,其保护管理建议还不确定,需要更多的研究来明确。
总的来说,这项研究不仅揭示了麦氏滑蜥隐藏的遗传多样性和分类学复杂性,还强调了博物馆收藏在生物多样性研究中的重要性。同时,研究结果也为澳大利亚东南部温带森林生物多样性的保护和管理提供了重要的科学依据,提醒人们在制定保护策略时,要充分考虑到物种的遗传多样性和生态特征,以确保这些珍贵的生物资源能够在未来得以延续。