密歇根上半岛快速扩张的白足鼠种群未发现奠基者效应的遗传学证据

《Canadian Journal of Zoology》：No founder effects observed in rapidly expanding Peromyscus leucopus populations in Michigan’s Upper Peninsula

本研究针对气候变迁下物种分布区扩张引发的遗传多样性流失风险，以密歇根上半岛快速扩张的白足鼠(Peromyscus leucopus)种群为模型，通过遗传学与形态学分析发现：该种群存在东西双向扩张路径、多重引入事件维持基因流动，未出现奠基者效应。这一发现为气候变化背景下物种迁徙的遗传管理提供了重要实证。

　　

随着全球气候变化的加剧，许多物种正通过向新的栖息地迁徙来应对环境挑战。在这一过程中，新建立的种群往往面临遗传多样性减少的风险，这种现象被称为奠基者效应（Founder Effect）。当少数个体脱离主群体建立新种群时，由于携带的基因库有限，可能导致后代遗传变异降低，进而影响种群适应环境变化的能力。白足鼠（Peromyscus leucopus）自1980年代以来，从威斯康星州原分布区向密歇根上半岛（Upper Peninsula, UP）扩张了200多公里，为研究快速扩张种群的遗传动态提供了理想模型。

研究人员迫切希望了解：这种快速的扩张是否导致了奠基者效应？新种群的遗传和形态变异是否减少？为了回答这些问题，约瑟夫·M·鲍姆加特纳（Joseph M. Baumgartner）和苏珊·M·G·霍夫曼（Susan M.G. Hoffman）在密歇根上半岛的五个白足鼠种群中展开了深入研究。该研究发表于《Canadian Journal of Zoology》，其研究结果出人意料地颠覆了传统认知。

主要技术方法

研究团队在密歇根上半岛采集了五个地理种群的样本，采用微卫星标记（Microsatellite markers）进行群体遗传学分析，通过几何形态测量学（Geometric Morphometrics）对头骨形状进行量化，利用贝叶斯聚类分析（Bayesian clustering analysis）推断种群结构，并采用分子方差分析（AMOVA）评估遗传分化程度。

遗传结构分析揭示双向扩张路径

通过遗传标记分析，研究人员发现密歇根上半岛的白足鼠种群并非单一来源，而是存在两个独立的扩张路径：一支来自西部的威斯康星州，另一支来自东部的密歇根下半岛（Lower Peninsula）。这一发现表明扩张过程比预期复杂，涉及多个源头种群。

多重引入事件维持基因流动

与预期的新种群遗传隔离不同，分析显示这些扩张是由多次引入事件支持的。基因流（Gene Flow）在不同种群间保持活跃，所有种群都表现出良好的遗传连通性，未出现明显的遗传瓶颈（Genetic Bottleneck）。

形态变异受种群起源影响

尽管遗传上高度连通，但几何形态测量显示头骨形状仍受到种群起源的影响。即使控制了单倍型分组（Haplotype Grouping）的差异，不同来源种群在形态上仍存在显著差异，表明环境因素或表观遗传机制可能在形态分化中发挥作用。

人类介导传播加速殖民过程

研究指出，人类活动可能无意中促进了白足鼠的快速扩张。公路运输、货物流动等人类介导的传播（Human-mediated Dispersal）使白足鼠能够以远超自然扩散速度的方式殖民新栖息地。

这项研究的重要发现在于，即使是在快速扩张的种群中，只要维持足够的基因流动，奠基者效应也可以被有效避免。白足鼠在密歇根上半岛的成功殖民，得益于多重引入事件和人类活动无意中创造的连通性条件。这一发现对理解气候变化背景下物种分布区变迁的遗传后果具有重要意义，为生物多样性保护策略提供了新视角：在管理快速扩张的物种时，维持种群间的连通性可能比单纯保护遗传多样性更为关键。研究结果挑战了传统关于快速扩张必然导致遗传多样性损失的假设，展示了物种适应环境变化的复杂机制。