墨西哥哥伦比亚猛犸象线粒体基因组揭示物种复杂演化史

本研究通过捕获富集技术获得61个墨西哥盆地的哥伦比亚猛犸象（Mammuthus columbi）线粒体基因组，首次揭示了热带纬度地区该物种独特的线粒体谱系（Clade 1G）。研究颠覆了基于温带样本的认知，证实其祖先群体存在深度种群结构，为美洲猛犸象杂交起源理论（M. primigenius与M. trogontherii-like Krestovka谱系）提供了新视角，同时证实了热带地区古DNA研究的可行性。

　　

猛犸象作为冰河时代的标志性物种，其演化历史始终充满谜团。虽然已知哥伦比亚猛犸象（Mammuthus columbi）是美洲大陆特有的杂交物种（源自欧亚草原猛犸象M. trogontherii与真猛犸象M. primigenius），但现有遗传数据仅来自加拿大和美国温带地区，这导致对其在美洲大陆扩散路径和种群动态的认知存在巨大空白。更关键的是，热带地区因DNA降解严重，长期被视为古基因组研究的"禁区"。

为破解这些难题，研究团队聚焦墨西哥盆地——该地区出土了超过7万件晚更新世巨型动物化石，其中110余具猛犸象个体来自2019-2022年圣卢西亚机场遗址。通过线粒体DNA（mtDNA）捕获富集技术，研究人员从83枚臼齿中成功获得61个高质量线粒体基因组（覆盖度1.05-122.29x），并联合北美、欧亚大陆的参考序列进行系统发育分析。关键技术包括：放射性碳定年（5个高覆盖样本）、贝叶斯系统发育树构建、单倍型网络分析、分子钟校准，以及基于线粒体的有效种群大小（N_e）重建。

遗传亲缘性揭示独特线粒体谱系

系统发育分析将墨西哥猛犸象划分为独立进化支Clade 1G（后验概率0.45），与北美温带地区的Clade 1F（哥伦比亚猛犸象）和Clade 1C（北美真猛犸象）形成三足鼎立格局。单倍型网络显示Clade 1G位于1DE（欧亚真猛犸象）与1F/1C之间，遗传距离分析表明其亚支间分化程度堪比1F与1C的差异。

深部分化暗示祖先种群结构

Clade 1G内部进一步分化为1G.1-1G.3三个亚支，其最近共同祖先（tMRCA）可追溯至28.3万年前（95% HPDI 33.3-23.2万年前），与1F/1C的分化时间（24.7万年前）相当。这种深度分化支持两种假说：一是杂交前的真猛犸象祖先已存在线粒体水平的地理隔离；二是不同时期的真猛犸象种群与Krestovka谱系多次杂交。分子钟测定显示这些谱系在晚更新世（4-1.27万年前）共存。

稳定的人口统计轨迹

贝叶斯天际线分析显示Clade 1G.1个体在末次盛冰期（LGM, 2.9-1.9万年前）保持稳定有效种群大小（N_e约4000-6000），与1F谱系相似，但显著低于同期1DE谱系的急剧衰退。性别鉴定显示雌雄比例均衡（18♀:25♂，p=0.1954），可能反映完整社会群体的埋藏模式。

这项发表于《科学》的研究具有三重里程碑意义：首先，Clade 1G的发现证实美洲猛犸象存在更复杂的母系遗传结构，挑战了"单一南下扩散"的传统认知；其次，研究为杂交起源理论提供了空间维度证据，暗示真猛犸象祖先可能已在白令陆桥或北美形成地理隔离；最后，研究突破性证明热带地区古DNA研究的可行性，为重建全球气候变化下的生物响应机制开辟新途径。van der Valk等学者提出的"末次冰期真猛犸象基因渗入"假说在此框架下获得新解释——现存遗传模式可能源于已结构化种群的局域杂交。未来核基因组数据将有助于验证这些发现，并精确定位杂交事件发生的地理坐标。