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虎鲸种群结构受生态因素影响，研究人员对 204 头北大西洋虎鲸进行基因分型，探究时空种群结构与猎物的关系。结果显示，北大西洋虎鲸种群存在基因流限制，饮食多样性对其遗传健康至关重要。该研究为虎鲸保护管理提供重要依据。
在神秘的海洋世界里，虎鲸（Orcinus orca）作为顶级掠食者，一直吸引着人们的目光。它们分布广泛，却因地理分隔和生态差异，种群结构呈现出复杂的特点。在北大西洋，虎鲸与大西洋鲱鱼（Clupea harengus）关系紧密，鲱鱼是它们的主要食物来源。然而，过去几十年间，大西洋鲱鱼种群数量急剧下降，这不仅改变了虎鲸的食物供应，也可能对其种群结构产生深远影响。
此前的研究虽然揭示了虎鲸种群结构的一些特征，但仍存在诸多未解之谜。例如，北大西洋虎鲸种群在遗传上如何连接，生态因素又怎样影响它们的基因流动和种群分化？为了解开这些谜团，来自瑞士联邦理工学院苏黎世分校、挪威奥斯陆大学等多个研究机构的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Heredity》杂志上。
研究人员通过采集来自格陵兰西南部到挪威的 204 头虎鲸样本，利用多种先进技术进行分析。其中，主要关键技术方法包括：对样本进行基因分型，针对 1346 个位点的核基因组单核苷酸多态性（SNP）进行捕获测序，以此探究种群结构；同时获取线粒体基因组单倍型，分析母系遗传特征；运用基于亲属关系的方法评估近期基因流。
研究结果如下：
- 基因型和线粒体序列：对 72 头冰岛虎鲸和 15 头格陵兰虎鲸进行核 SNP 基因分型和线粒体基因组测序，并结合已有数据进行分析。最终确定了 348 个多态性核位点，排除部分样本后，将剩余样本用于后续分析1。
- 主成分分析：通过主成分分析（PCA）发现，格陵兰、冰岛和挪威的虎鲸样本在遗传变异上未呈现明显的空间聚类，且以鱼为食的虎鲸和混合饮食的虎鲸在遗传上也未出现分离2。
- 个体分配和混合分析：NGSadmix 分析表明，所有样本最有可能来自单一祖先种群，但假设 K=2 时，发现祖先比例存在地理梯度变化。不过，混合模型拟合评估显示，cline 模型并不完全适合数据3。
- 亲属关系聚类和亲属关系推断：基于亲属关系的聚类分析确定了 18 个显著聚类，其中有 4 个主要空间聚类。Fisher 精确检验发现，冰岛虎鲸的饮食类型与聚类分配存在显著关联，混合饮食的冰岛虎鲸在维持种群间基因流动中可能发挥重要作用45。
- 线粒体单倍群网络和基于 mtDNA 的种群分化：线粒体基因组分析识别出 7 个线粒体单倍群，且不同单倍群与地理位置相关，各亚种群间存在显著分化，但在饮食生态上未完全分离6。
研究结论和讨论部分指出，基于核基因组 SNP 的种群分析表明北大西洋虎鲸种群相互连接，但线粒体基因型和亲属关系方法揭示出种群内存在明显聚类。这种差异体现了母系位点保真度和父系介导的基因流特征。此外，研究还发现过去两到三代（50 - 70 年）虎鲸基因流部分受限，这与 20 世纪 60 年代末北大西洋鲱鱼种群崩溃导致的季节性连接中断相吻合。
该研究意义重大，它揭示了资源动态和觅食生态在塑造虎鲸种群结构中的关键作用，强调了考虑大规模生态因素及其时空变化对理解海洋捕食者种群连通性的重要性。同时，为虎鲸的保护和管理提供了科学依据，呼吁跨国协同管理这一迁徙物种及其猎物资源，尤其是关注母系亚种群的保护。
