印第安纳州蝙蝠在白鼻综合症出现前后的人群结构、瓶颈效应及自然选择的低覆盖度全基因组分析

《Molecular Ecology》：Low-Coverage Whole-Genome Analysis of Population Structure, Bottlenecks, and Selection in Indiana Bats Before and After White-Nose Syndrome

本研究通过低深度全基因组测序，分析了白鼻症（WNS）对印第安纳蝙蝠种群结构、种群瓶颈及选择信号的影响。结果显示，种群间存在地理分化（以纽约北部为界），但未发现显著种群瓶颈；尽管缺乏全范围的平行选择证据，但部分州检测到与免疫、代谢及神经相关的基因选择信号，提示可能存在适应性进化。研究结果为印第安纳蝙蝠的种群管理提供了遗传学依据。

　　本研究围绕一种名为“印第安蝙蝠”（*Myotis sodalis*）的濒危物种展开，重点分析了其在白鼻综合症（White-nose Syndrome, WNS）出现前后的遗传结构、种群瓶颈以及选择信号。WNS是一种由外源性真菌*Pseudogymnoascus destructans*引起的疾病，自2006年首次在北美出现以来，对多种蝙蝠种群造成了毁灭性影响。尽管印第安蝙蝠在2000年代初期曾因保护措施而出现种群增长的趋势，但WNS的爆发导致了其种群数量的大幅下降，威胁到该物种的长期生存。然而，WNS对不同种群的影响存在显著差异，这使得对其整体影响的评估变得复杂。为了更深入地理解印第安蝙蝠的遗传适应性，研究者对来自五个州（阿肯色州、肯塔基州、密苏里州、新泽西州和纽约州）的样本进行了低覆盖度全基因组测序，分析其基因组中是否出现了适应WNS的遗传变化。

研究发现，印第安蝙蝠的基因流动在整体上较为活跃，表明该物种在地理分布范围内具有较强的基因交流能力。然而，纽约州北部的某些种群表现出与其他种群相对独立的遗传结构，这可能与该地区的特定生态或地理条件有关。此外，研究者并未在整体种群中发现显著的瓶颈效应，这意味着WNS可能并未对印第安蝙蝠的种群动态造成重大影响。尽管如此，某些州的种群在WNS出现后，其基因组中的一些区域出现了显著的遗传变化，这些变化可能与WNS相关的病理生理机制有关。

研究还通过基因组范围的扫描，寻找了可能受到选择的基因区域和单核苷酸多态性（SNP）。尽管在整体范围内未发现广泛意义上的平行选择，但在某些州的特定基因中发现了多个与免疫反应、能量代谢和神经系统发育相关的基因变化。这些基因的变化可能有助于印第安蝙蝠在WNS的威胁下生存。例如，研究者发现，基因GRIA3在所有州的样本中都出现了显著的变异，该基因编码一种谷氨酸受体，是哺乳动物大脑中主要的兴奋性神经递质受体之一。这种受体在神经系统的发育和功能中扮演重要角色，可能在印第安蝙蝠应对WNS的过程中起到关键作用。

此外，研究者还分析了不同基因的GO（Gene Ontology）术语，发现多个与免疫反应、能量代谢和神经系统发育相关的功能在不同州的样本中均有显著富集。这些功能可能与印第安蝙蝠对WNS的适应有关。例如，在阿肯色州和密苏里州的样本中，一些基因被发现与免疫反应和抗原处理有关，而在纽约州的样本中，一些基因与神经系统发育和神经递质受体有关。这些发现表明，尽管WNS对印第安蝙蝠造成了影响，但这种影响并非均匀分布于所有种群，而是可能因地理位置、生态条件和种群基因结构的不同而有所差异。

研究者还探讨了不同州之间的遗传相似性。通过计算Jaccard相似性指数，发现各州之间的遗传变异较为分散，仅在阿肯色州和纽约州之间观察到较高的相似性。这可能意味着，这两个州的种群在面对WNS时具有相似的适应机制，或者某些环境因素在这些地区中起着相似的作用。然而，总体来看，各州之间的遗传变化存在较大差异，这可能反映了WNS对不同种群的适应性影响。

从管理角度来看，研究者认为，印第安蝙蝠可能并未在全球范围内表现出快速适应WNS的迹象。因此，针对性地将具有适应性基因的个体转移至其他种群可能不会显著提高其生存率。相反，某些州的种群可能经历了特定的适应性选择，这需要进一步的研究来确认。此外，研究者指出，WNS对某些种群的影响可能并非主要由该疾病引起，而是受到其他因素如栖息地破坏、农药使用和栖息地干扰等的影响。

未来的研究可以进一步探讨印第安蝙蝠的遗传适应性，包括更多州的样本分析，以识别可能的环境或种群层面的模式。此外，研究者建议进一步调查栖息地微气候、蝙蝠基因型与WNS生存之间的关系，以明确选择信号背后的生态因素。将基因组中发现的适应性位点与表型功能联系起来，将有助于验证这些位点与WNS之间的直接关联，并提供关于这些位点变异对蝙蝠生存影响的信息。同时，深入研究印第安蝙蝠在感染WNS后的生理反应，特别是其在感染后如何调节能量代谢和神经活动，将为该物种的保护和管理提供更全面的视角。最后，探索蝙蝠对抗WNS的其他免疫机制，如针对该真菌的抗体反应，可能为制定更有效的管理策略提供新的思路。