公民科学图像揭示北美浣熊(Procyon lotor)城市化驱动的颅面形态变化：支持神经嵴驯化综合征假说的新证据

本刊推荐：为探究城市化对野生动物表型的影响及驯化综合征的早期表现，研究人员利用公民科学驱动的iNaturalist图像库，系统分析了北美浣熊(Procyon lotor)城乡种群的头骨形态差异。研究发现城市浣熊吻部长度显著缩短（3.56%），符合神经嵴驯化综合征(NCDS)的表型特征，为理解人类环境对哺乳动物驯化的自然选择机制提供了重要证据。

　　

在人类活动日益主导地球生态系统的今天，野生动物与人类环境的互动关系成为进化生物学研究的前沿课题。传统观点常将驯化视为纯粹人工选择的过程，但最新研究表明，驯化的初始阶段实质上是动物对人类环境的自然适应过程。北美浣熊（Procyon lotor）作为广泛分布于美国大陆的哺乳动物，其城乡种群为研究早期驯化现象提供了理想模型——城市浣熊依靠人类废弃物生存，需降低对人类的恐惧反应才能成功利用这个生态位，这种选择压力与史前犬、猫等共生物种的驯化起点惊人相似。

当前驯化动物普遍存在的卷尾、垂耳、白化斑、脑容量减小和面部骨骼缩短等特征，被归纳为“驯化综合征”。神经嵴驯化综合征（Neural Crest Domestication Syndrome, NCDS）假说提出，这些变化源于胚胎发育早期神经嵴细胞迁移数量的减少，而该机制可能由对人类环境适应过程中的温顺性选择所触发。然而，现有研究多集中于已驯化物种与野生祖先的比较（如狼与犬），这类对比会受到人工选择、基因渗杂和杂交等因素的干扰。要真正捕捉驯化的初始信号，需要比较处于驯化早期阶段的原驯化种群与未受人类选择压力影响的种群。

在此背景下，Apostolov等研究人员在《Frontiers in Zoology》发表了开创性研究，通过公民科学图像库分析北美浣熊的颅面形态变化，检验城市环境是否会引发驯化综合征表型。研究团队预测：与农村种群相比，城市浣熊应表现出吻部长度缩短的特征。

研究人员采用多阶段图像筛选策略，从iNaturalist平台获取的105,722张浣熊图像中，首先剔除同一用户的重复样本，保留19,495张独立贡献者图像。经由双盲筛选流程，最终选定249张符合严格标准的图像（38张农村样本，211张城市样本），要求图像呈现活体或新鲜死亡个体、头部侧向全景、分辨率足以识别解剖标志点。形态测量采用Fiji/ImageJ软件，以鼻尖到泪管的距离作为吻部长度，以鼻尖到耳廓上下附着点距离的平均值作为头长代理指标，最终计算吻部-头长比值以消除缩放误差。通过美国人口普查数据确定城乡分类（基于农村-城市连续体代码），并引用美国农业部植物耐寒分区图（USDA Plant Hardiness Zone Map）量化气候因素。统计分析使用R语言构建线性模型，比较包含年份的完整数据集模型和仅包含2020-2024年数据的简化模型。

研究结果显示：简化模型（剔除年份变量后）表明城乡类型和USDA气候分区是吻部长度的显著预测因子，而地理纬度无显著影响。

城乡对比发现城市浣熊吻部显著缩短（图2B），整体减少幅度达3.56%。气候分析揭示温暖气候下城乡浣熊吻部均较短，但城市种群在各气候带均保持吻部较短的模式（图2C），表明驯化相关选择压力与气候适应压力存在交互作用。

讨论与结论指出：该研究首次在大空间尺度上证实城市环境引发浣熊颅面形态变化，为NCDS假说提供了有力支持。结果与伦敦狐狸吻部缩短、瑞士野鼠白斑增加等研究相呼应，表明驯化综合征表型可在多种哺乳动物中独立出现。值得注意的是，猫科动物在驯化过程中未出现吻部缩短，研究人员推测这可能与物种特异的对抗性选择压力有关：猫的短吻结构已提供较大咬合力但削弱嗅觉能力，维持咬合力的需求可能抵消了进一步缩短吻部的选择压力。

研究还强调驯化选择压力并非孤立存在——气候梯度对吻部长度的整体影响表明，伯格曼法则（Bergmann's rule）相关的热适应机制可能与驯化过程产生交互效应。爬行动物在城市化研究中的不一致结果（吻部延长或缩短）提示，神经嵴机制在羊膜动物中可能保守，但鸟类和爬行类的可动头骨和发育可塑性可能调制了最终表型。

该研究的重大意义在于：首次将浣熊确立为研究早期驯化的哺乳动物模型，其无可避免基因渗杂（与已驯化物种无杂交可能）的特性为分离驯化初始信号提供了纯净系统；证实公民科学图像库可作为形态进化研究的可靠数据源；推动了对人类世野生动物适应性进化的理解，为城市生态学与进化发育生物学的交叉融合开辟了新路径。