商业开发鱼类中的性别相关分化：重新审视动态海洋环境中的种群结构

《Global Change Biology》：Sex-Linked Differentiation in Commercially Exploited Fishes: Rethinking Population Structure in Dynamic Marine Environments

性别差异而非地理因素驱动深海沙丁鱼基因组分化，集中体现于染色体1和2的神经、代谢及肌肉相关基因区域，提示环境适应性差异。本研究强调性别特异性选择对物种分布及应对气候变化的影响，为跨区域渔业管理提供新视角。

　　该研究围绕一种在南非沿海广泛分布的商业重要鱼类——深水鼠尾鱼（*Merluccius paradoxus*）展开，重点分析了其基因组结构与生态及进化过程之间的关系。研究发现，基因组变异主要由性别差异驱动，而非地理因素，这一发现挑战了传统上认为地理分布是影响种群结构的主要因素的假设。通过使用全基因组测序数据，研究团队对37个个体进行了分析，揭示了基因组中与性别相关的分化现象，这些分化主要集中在常染色体区域，尤其是染色体1和2，而非已知的性别决定（SD）区域（染色体9）。这种性别相关的基因组变异模式，可能反映了性别特异性选择在基因组中的作用，这种选择涉及与神经功能、代谢和肌肉发育相关的基因，这些基因可能与个体的行为、生理适应和环境耐受性有关。

研究还发现，雄性在这些基因组区域表现出较低的核苷酸多样性（π）、较低的观察异质性（H?）以及较长的纯合子区间（ROH），这些特征可能表明了近期的基因选择扫（selective sweep）或有效种群数量减少（N?）。这些结果与地理分布差异和基因组多样性指标之间的关系相互支持，表明雄性和雌性在范围动态和适应潜力方面可能存在显著差异。随着*Merluccius paradoxus*的分布向地理政治边界扩展，性别偏向的适应性变化可能对繁殖能力、种群恢复力和可持续渔业管理产生深远影响，尤其是在气候变化加剧的背景下。

该研究对渔业管理具有重要意义。目前，*M. paradoxus*在南非和纳米比亚的种群状况已有所改善，但纳米比亚的种群仍低于可持续产量（MSY）。研究指出，尽管该物种具有广泛的分布，但其基因多样性水平低于其他商业性深海鱼类，如大西洋鳕鱼（*Gadus morhua*）和欧洲鼠尾鱼（*M. merluccius*），这可能与历史上的过度捕捞和种群崩溃有关。这种低基因多样性可能降低了种群对环境变化的适应能力，增加了其对渔业压力和气候变化的脆弱性。因此，研究强调，在进行渔业管理时，应充分考虑性别相关的基因组变异，以确保种群的长期可持续性。

此外，研究还揭示了性别在基因组结构中的重要性。通过主成分分析（PCA）和基于距离的冗余分析（dbRDA），研究人员发现性别对基因组分化的影响远大于地理因素。在*Merluccius paradoxus*的基因组中，性别差异主要体现在染色体1和2上，而这些区域并未包含已知的性别决定基因。这表明，性别相关的基因组变异可能不是由传统的性别决定机制直接导致，而是由性别特异性的选择压力驱动，这些选择压力可能与行为、生理或生殖策略的差异有关。

研究进一步分析了性别特异性选择对基因组结构的影响。例如，性别相关的基因组分化可能反映了不同性别对环境变化的响应差异，包括对氧气含量、温度波动和区域生产力的适应。基因富集分析显示，性别相关的基因组分化区域中，与神经功能、骨骼肌发育和代谢相关的基因显著富集。这些基因可能在性别特异性行为和生理适应中发挥关键作用，从而影响种群的分布和适应能力。例如，雄性可能因繁殖竞争而表现出更强的地域忠诚度，而雌性则可能因更高的繁殖投入而更倾向于迁移到适宜的繁殖区域。

研究还探讨了性别在种群恢复力中的作用。在基因组分化区域，雄性表现出较高的纯合度和较低的基因多样性，这可能意味着其有效种群规模较小，从而降低了其对环境变化的适应潜力。相比之下，雌性在这些区域的基因多样性更高，可能意味着其具有更强的适应能力。这种性别差异可能在气候变化和渔业压力的共同作用下变得更加显著，从而影响种群的长期存续。

研究的发现不仅对*Merluccius paradoxus*的管理具有指导意义，也对其他跨地理政治边界的海洋物种提供了重要的参考。性别相关的基因组变异可能成为理解种群结构和适应潜力的关键因素，尤其是在应对气候变化和人类活动的挑战时。因此，未来的渔业管理和生态保护策略应更多地关注性别特异性的基因组模式，以更全面地评估种群的动态变化和适应能力。

此外，研究还强调了性别在海洋生态适应中的潜在作用。例如，性别特异性选择可能通过影响个体的迁徙行为、能量需求和繁殖策略，间接影响种群的分布和适应性。在一些相关物种中，性别特异性选择已被证明能够驱动种群结构的分化，如在欧洲海鲈（*Dicentrarchus labrax*）和大西洋银鱼（*Menidia menidia*）中，性别相关的基因组变异与环境变化和行为差异密切相关。这些发现支持了*Merluccius paradoxus*中性别相关的基因组分化可能由环境压力和性别特异性行为之间的相互作用驱动。

研究还指出，性别差异可能在海洋生态系统中普遍存在，特别是在受到人类活动和环境变化影响的物种中。例如，在阿根廷鼠尾鱼（*Merluccius hubbsi*）中，雄性的生长速率较低与白色肌肉纤维组成的变化有关。在*Merluccius paradoxus*中，类似的性别特异性生理差异可能也存在，从而影响其对环境变化的适应能力。这些发现表明，性别特异性选择可能是理解海洋物种基因组分化和适应性变化的重要机制。

综上所述，该研究揭示了性别在海洋物种基因组分化中的主导作用，而非传统的地理因素。这一发现对渔业管理和生态保护具有重要意义，特别是在气候变化和过度捕捞并存的背景下。性别相关的基因组变异可能成为评估种群适应潜力和分布动态的关键因素，因此，在制定保护和管理策略时，应充分考虑性别差异对种群结构和适应性的潜在影响。此外，该研究也为理解性别特异性选择在其他海洋物种中的作用提供了新的视角，有助于推动更全面的生态和进化研究。