西伯利亚狍线粒体DNA谱系在欧亚大陆的谱系地理学及其在欧洲狍种群中的渐渗起源

《Mammal Research》：Phylogeography of the Siberian roe deer in Eurasia and origin of the Siberian MtDNA lineage in European roe deer populations

本研究针对欧洲狍（Capreolus capreolus）种群中广泛存在的西伯利亚狍（Capreolus pygargus）线粒体DNA（mtDNA）渐渗现象，通过大规模谱系地理学分析（覆盖从东欧到东亚的352个样本及132个GenBank序列），揭示了其双重起源。研究人员利用610 bp mtDNA控制区序列，鉴定出6个 haplogroups 和7个遗传聚类，发现 haplogroups B 和 D 是渐渗区的主要谱系。研究证实，部分渐渗源于更新世（如末次间冰期，LiG）的自然杂交事件，而19-20世纪的人类易位活动也贡献了特定谱系（如 haplogroup E）。该研究为理解欧亚大陆狍类进化历史及人兽互动对遗传结构的影响提供了关键证据。

　　

在广袤的欧亚大陆，生活着两种亲缘关系密切的鹿科动物——欧洲狍（Capreolus capreolus）和西伯利亚狍（Capreolus pygargus）。它们虽为姐妹物种，在体型、角型及染色体组型上存在明显差异，但历史的车轮却让它们的命运多次交织。一个引人入胜的现象是，在东欧乃至中欧的许多欧洲狍种群中，科学家们检测到了西伯利亚狍的线粒体DNA（mtDNA）。这如同在欧洲家族的基因档案里，发现了亚洲祖先的印记。这种遗传渐渗（introgression）是如何发生的？是远古时期物种自然交融的遗迹，还是近代人类出于改良狩猎 trophy（战利品）目的而迁移物种所留下的“基因指纹”？这一问题长期以来悬而未决。

此前的研究虽在不同区域零散地记录了渐渗现象，但由于缺乏覆盖西伯利亚狍整个自然分布区及渐渗区的大尺度、系统性分析，导致对渐渗的起源、规模和历史动因的理解支离破碎。早期的研究或局限于亚洲部分区域，或样本量不足，未能描绘出完整的遗传谱系地理图谱。西伯利亚狍本身的mtDNA多样性是否被低估？那些仅存在于欧洲狍体内的西伯利亚mtDNA谱系，是早已在亚洲祖先种群中灭绝的“活化石”，还是人类活动偶然引入的产物？这些问题都呼唤一项跨越大陆尺度的深入研究。

为了解决这些疑问，由波兰科学院哺乳动物研究所Kamila Plis领衔的国际研究团队，在《Mammal Research》上发表了他们的最新研究成果。他们开展了一项迄今为止最全面的西伯利亚狍谱系地理学研究，旨在绘制西伯利亚狍在欧亚大陆的精细遗传图谱，并精准追溯欧洲狍种群中西伯利亚mtDNA谱系的起源。研究人员提出了明确的假设：如果渐渗是自然过程（如冰期-间冰期气候波动导致物种分布区重叠杂交）所致，那么这些渐渗谱系的频率应呈现出从研究区西侧向东侧（例如莫斯科附近）递增的地理梯度；反之，若为人类易位结果，则可能表现为某些谱系孤立存在于远离其连续分布区的地方。

为开展此项研究，研究人员综合运用了多种关键技术方法。研究核心基于对线粒体DNA控制区一段610 bp片段的测序分析。样本来源广泛，包括2013-2017年间从俄罗斯联邦（欧洲和亚洲部分）及哈萨克斯坦采集的85份西伯利亚狍样本，以及从GenBank获取和文献中收集的132条序列。此外，还纳入了来自9个欧洲国家（白俄罗斯、爱沙尼亚、芬兰、匈牙利、立陶宛、波兰、罗马尼亚、斯洛伐克、乌克兰）的267份已确认存在西伯利亚mtDNA渐渗的欧洲狍样本，总计分析484条序列。主要分析方法包括：利用BEAST软件进行贝叶斯系统发育分析以估算谱系分化时间（TMRCA），应用GENELAND进行空间遗传结构分析以识别遗传聚类，通过Arlequin和DnaSP软件计算种群遗传多样性指数（如单倍型多样性H_d、核苷酸多样性π、固定指数F_ST/Φ_ST），并构建中介邻接网络（median-joining network）以展示单倍型间的进化关系。

西伯利亚狍的系统发育与遗传多样性

研究分析了484条西伯利亚狍mtDNA控制区序列，共鉴定出101个单倍型（haplotypes），归属于6个主要的单倍群（haplogroups A-F）。系统发育分析表明，单倍群B和A可能是最早分化的谱系，其估算分化时间可追溯至约0.8-0.7 Ma BP（百万年前，基于1.125 Ma物种分歧假说）。单倍群D是分布最广且最丰富的群组，包含了321个个体和30个单倍型。西伯利亚狍整体表现出较高的mtDNA多样性（H_d= 0.926, π = 0.014）。值得注意的是，单倍群B的遗传多样性最低（H_d= 0.548），且其配对差异分布呈单峰型，符合种群突然扩张模型的特征。而其他单倍群多呈现多峰分布，暗示了更复杂的种群历史。

种群结构与空间遗传格局

GENELAND空间遗传分析揭示了西伯利亚狍存在7个显著的遗传聚类。其中，聚类1和聚类2完全由欧洲狍种群中携带西伯利亚mtDNA的个体组成（即渐渗个体）。聚类3涵盖了从乌克兰到南俄和哈萨克斯坦的区域，包含渐渗和非渐渗的西伯利亚狍个体。亚洲中东部则分布着聚类4至7。研究发现了明显的东西地理分化界限，大致位于东经85°附近的中西伯利亚。西部聚类（1-3）主要由单倍群D主导（占69-92%），而聚类1是唯一含有相当比例（31%）单倍群B的群体。东部聚类（4-7）则呈现出更高的遗传多样性，包含单倍群A、C、E、F。遗传分化程度最高的存在于最东欧的聚类（1或2）与最东亚的聚类（5）之间（F_ST= 0.303; Φ_ST= 0.619）。

欧洲狍中西伯利亚mtDNA单倍型的组成与分布

在检测到的88个属于A、B、D、E、F单倍群的西伯利亚狍单倍型中，有27个（31%）在欧洲狍种群中被发现，其中16个（18%）是欧洲狍分布区所独有的。这些独有单倍型分布在单倍群A（1个）、B（3个）、D（11个）和F（1个）中。特别值得注意的是，在进化上古老的单倍群B中，5个单倍型里有3个已不在现代西伯利亚狍分布区内发现，仅存于欧洲的渐渗种群中。单倍群D中一个由7个单倍型组成的进化枝，也完全且大量地存在于中欧和东欧的欧洲狍种群中。此外，通常局限于东亚的单倍群E，有两个单倍型出现在欧洲狍分布区或其附近。

研究结论与意义

本研究通过全欧亚尺度的分析，极大地深化了对西伯利亚狍谱系地理结构和欧洲狍中西伯利亚mtDNA渐渗起源的认识。主要结论归纳如下：首先，西伯利亚狍的mtDNA多样性远高于此前认知，包含6个单倍群，呈现出从东欧到东亚的单倍群频率梯度变化。其次，欧洲狍种群中的西伯利亚mtDNA渐渗具有双重起源：一方面，单倍群B和D中那些仅存在于欧洲、具有古老进化历史的单倍型，很可能是更新世时期（可能发生在末次间冰期LiG，甚至更早）自然杂交事件的遗迹。当时气候波动导致两种狍分布区重叠，特别是单倍群B可能曾在喀尔巴阡山脉等冰期避难所存活下来。另一方面，19世纪和20世纪将西伯利亚狍从远东和南西伯利亚易位至东欧和俄罗斯欧洲部分的人类活动，也引入了某些单倍型（如单倍群E的个别单倍型），为观察到的渐渗模式贡献了近期成分。

这项研究的意义在于，它首次以如此全面的数据揭示了两种狍类之间复杂而漫长的相互作用历史。它不仅证实了自然过程（如冰期气候变化驱动的物种分布区变动）在塑造物种遗传结构中的根本性作用，也量化了人类活动（如物种易位）在短期内对野生动物基因库产生的潜在持久影响。研究结果强调，在解读现代物种遗传模式时，需要综合考虑深时进化历史和近期人为干扰的双重效应。未来，结合古代DNA分析、核基因组标记（如SNPs）以及更广泛地理范围的取样（特别是高加索、西伯利亚、蒙古和中国部分地区），将能更精确地解析自然杂交和人为易位在形成当前遗传格局中的相对贡献。这项研究为理解欧亚大陆哺乳动物进化历史、物种间基因流以及人兽互动的遗传后果树立了新的标杆。