干旱化进程塑造了全球生物多样性热点地区有袋胚胎陆生蜗牛的多样化特征

《Journal of Biogeography》：Aridification Shaped the Diversification of Bothriembryon Land Snails in a Global Biodiversity Hotspot

澳大利亚西部陆蜗牛物种分化与干旱化关联研究。基于线粒体COI、16S及核ANT基因数据，结合贝叶斯和最大似然法构建系统发育树，揭示新世干旱化导致物种分化率下降（15-10Ma），末次冰期后mesic环境恢复引发分化率回升。发现26个新物种及短域特有种，强调岩洞等微生境对物种保存的关键作用。

　　

摘要

研究目的

通过分析核DNA和线粒体DNA序列数据集，探讨新近纪干旱化背景下澳大利亚特有陆地蜗牛的时空分化模式及其系统关系。

研究地点

西澳大利亚。

研究分类单元

软体动物门（Mollusca），有孔目（Stylommatophora），Bothriembryontidae科，Bothriembryon属。

研究方法

我们利用贝叶斯推断和最大似然法，结合线粒体（COI，16S）和核（ANT）DNA序列，重建了澳大利亚陆地蜗牛的系统发育关系。分化时间通过BEAST2软件和MEGA12中的RelTime工具进行估算。物种形成率和净分化率通过revBayes模型进行模拟，并在系统发育时间线（LTT）图中可视化分化动态。我们还使用了ASAP和bPTP等自动化物种界定方法来评估分类多样性。

研究结果

最终获得的序列数据集包含来自374个个体的1052条新DNA序列，涵盖了97%的所有已确认物种，以及26个基于形态和分布特征推测的新物种。基于DNA的物种界定方法得出的多样性估计值被显著高估，这质疑了这些方法在具有明显系统地理结构的群体中的适用性。研究共发现了9个得到充分支持的进化支系。化石校准的年代树显示Bothriembryon属在早期发生了分化，随后其分支逐渐增多。系统发育时间线图显示，从1500万年前到1000万年前，物种形成曲线趋于平缓；但在最近约100万年内，物种内分化速率急剧上升。过去2500万年间，物种形成率和净分化率持续下降，而灭绝率则相对稳定，直到约500万年前才开始上升。

主要结论

新近纪大部分时间内，物种分化率下降，灭绝率上升，这与西澳大利亚地区的干旱化趋势一致。最近物种分化率的再次上升则与更新世末期以来湿润环境的恢复有关。这两种趋势表明，历史气候变化通过影响灭绝率和分化率，可能塑造了Bothriembryon属陆地蜗牛当前的分布格局。此外，本研究发现了许多未被描述的分类单元，包括多个分布范围有限的特有物种，突显了在这一全球重要生物多样性热点地区持续开展保护工作的重要性。在恶劣且暴露的环境中，诸如岩石避难所等关键栖息地对于Bothriembryon属蜗牛抵御干旱影响至关重要。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

本研究使用的新COI、16S和ANT序列（见表S1）可在GenBank（http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gen-bank/）下载，对应的登录号为PQ537921–PQ538280（COI）、PQ725029–PQ725422（16S）以及PV186884–PV187005、PV157626–PV157794（ANT）。