从百年遗传时间胶囊中揭示濒危物种江珧的进化韧性与保护启示

《Scientific Reports》：Conservation hints for Pinna nobilis from a century-old genetic time capsule

本研究针对濒危地中海特有双壳类江珧(Pinna nobilis)面临过度捕捞、污染及大规模死亡事件(MMEs)的生存危机，通过分析历史(1700s-1990s)与现代(2000s后)样本的线粒体COI基因序列，首次建立古代足丝DNA提取标准并重建物种进化轨迹。研究揭示江珧存在两个主要遗传谱系(2.5 mya祖先谱系与1.5 mya更新世辐射谱系)，发现关键单倍型在多次环境危机中持续存在，证明其遗传稳定性与环境适应性。该成果为制定针对性保护策略提供关键进化生物学依据。

　　

在地中海蔚蓝的海水中，曾栖息着一种被誉为"海洋工程师"的珍稀生物——江珧(Pinna nobilis)。这种体型硕大的双壳类动物不仅能够日过滤2500升海水，还为众多海洋生物提供栖息地，更以其足丝制成的"海丝"而闻名。然而，过去一个世纪里，江珧遭遇了三重打击：人类过度捕捞、环境污染，以及自2016年起席卷地中海的大规模死亡事件(MMEs)，导致种群数量锐减90%以上，被列为极危物种。

面对这一生态危机，由意大利萨萨里大学Ilenia Azzena和Chiara Locci共同领导的研究团队开展了一项穿越时空的遗传学研究。他们创新性地从百年历史的江珧足丝样本中提取DNA，构建了从18世纪至今的遗传时间胶囊，揭示了这一物种惊人的进化韧性与生存智慧。相关研究成果发表于《Scientific Reports》期刊。

研究团队运用多项关键技术：建立了古代足丝样本DNA标准化提取流程(5小时水化+56°C2小时蛋白酶K消化)；对119个样本(包括历史博物馆标本和现代幸存个体)进行线粒体细胞色素c氧化酶亚基I(COI)基因测序；结合公共数据库共667条序列进行系统发育分析；使用BEAST软件进行分子钟定年；通过Network软件构建单倍型网络图；利用Mantel检验和空间主成分分析(sPCA)评估遗传结构。

系统发育和谱系地理学分析

研究通过对667条COI序列的分析，揭示了江珧的进化历史。时间校准树显示，江珧祖先约250万年前(mya)出现于地中海，随后分化为A、B两大支系。

Clade A代表早期祖先遗传库(占9%)，多数单倍型在MMEs后近乎消失，仅H6幸存于西班牙Mar Menor和意大利北部亚得里亚海。Clade B(占91%)源自更新世辐射事件(1.55 mya)，包含B1(62%)和B2(29%)两个亚支，其中B1亚支包含6个最常见单倍型(H1-H4、H7、H9)。值得注意的是，44%的单倍型起源于Donau-Günz间冰期(949-681 kya)，40%起源于Günz-Mindel间冰期(619-456 kya)。

单倍型网络分析进一步揭示了遗传分布模式。

最常见的H1和H2单倍型存在于所有时期样本中，占数据集的44.2%。古代群体中71.4%的单倍型在现代和幸存群体中消失，但幸存群体遗传多样性仍高于20世纪初群体，表明关键适应性单倍型的持续存在。

空间遗传结构分析显示，遗传距离与地理距离仅存在弱相关性(r=0.15，p<0.001)。

sPCA分析表明，东西梯度是主要遗传分化方向(轴1解释63.5%方差)，可能与温度驱动的繁殖差异有关：东部地中海较暖水域导致幼体早期定居，西部较冷水域延长浮游期促进基因流。

讨论与结论

本研究首次构建了江珧的跨世纪遗传图谱，揭示了其应对环境挑战的进化机制。关键发现包括：江珧遗传结构在百年尺度上保持稳定，常见单倍型(H1-H10)源自更新世气候波动，可能携带增强环境适应性的遗传变异；幸存群体遗传多样性高于20世纪初，证明即使小种群也保有恢复潜力；东西地中海温度差异驱动的繁殖策略可能是遗传结构主因。

研究强调，自然瓶颈(如MMEs)可能促进有益性状选择，而人类驱动的瓶颈(如过度捕捞)随机减少遗传多样性，威胁长期适应性。保护重点应是维持有效种群规模以确保幼体补充成功，保护现存个体(即使是孤立个体)对物种存活至关重要。

这项研究不仅为江珧保护提供了科学基础，也为理解其他濒危物种的进化响应机制提供了范例。通过结合遗传学知识与保护实践，这一地中海标志性物种有望在未来继续发挥其生态系统工程师的重要作用。