地下啮齿类动物北鼹形田鼠(Ellobius talpinus)的遗传多样性及种群结构研究揭示边缘与核心种群分化规律

本研究针对地下啮齿动物因扩散能力受限导致遗传多样性降低的理论假设，首次对北鼹形田鼠(E. talpinus)两个地理种群（边缘Novosibirsk与亚外围Saratov）开展微卫星和线粒体D-loop分析。发现核心种群维持高遗传变异(Ho=0.64, Hd=0.83)，而边缘种群呈现显著遗传贫化(Ho=0.34, Hd=0.14)，证实栖息地片段化与物种分布边缘效应对遗传结构的塑造作用，为理解地下生物适应性进化提供新案例。

　　

地下生活的啮齿动物长期被视为遗传研究的特殊模型——它们受限的扩散能力和小有效种群规模被认为必然导致遗传多样性降低和种群分化加剧。然而近年研究发现，这个理论假设并非放之四海皆准。究竟哪些因素真正主导着地下生物的遗传动态？北鼹形田鼠(Ellobius talpinus)以其广阔的地理分布、栖息地可塑性和繁殖系统变异，成为破解这一谜题的理想物种。

圣彼得堡国立大学联合德国格赖夫斯瓦尔德大学等机构的研究团队首次对北鼹形田鼠开展种群遗传学研究，成果发表于《Mammalian Biology》。研究人员选取物种分布区东北边缘高度破碎化的新西伯利亚种群（Novosibirsk）和连续适宜生境的萨拉托夫亚外围种群（Saratov），采用9个微卫星位点和线粒体D-loop测序技术，通过Hardy-Weinberg平衡检验、AMOVA分析、空间自相关等方法，系统比较了两大种群的遗传分化模式。

关键技术包括：1) 跨物种微卫星引物开发（基于基因组比对）；2) 非损伤性组织采样（后足趾末端）；3) 线粒体NUMTs（核线粒体假基因）鉴别；4) 瓶颈效应检测（Wilcoxon检验与M-ratio法）；5) 贝叶斯聚类分析（STRUCTURE）。样本来自俄罗斯5个采集点共107只个体，最大采样间距达13.4公里。

遗传多样性对比
Novosibirsk种群呈现典型的边缘效应：微卫星等位基因丰富度(Ar=3.81)显著低于Saratov(Ar=5.94)，线粒体近乎单态（Hd=0.14 vs 0.83）。值得注意的是，Saratov种群的D-loop多样性甚至超过地表栖息的田鼠平均值，暗示社会性繁殖（家族群居）可能缓冲遗传变异流失。

种群结构解析
AMOVA显示61%的线粒体变异源于种群间分化。DAPC分析证实Novosibirsk内部存在NB/NI亚群分化（F_ST=0.188），而Saratov的SG隔离点与主种群SR分化显著（F_ST=0.202）。STRUCTURE聚类将两大地理种群明确分离（K=2），但连续生境内的SR/SF点未形成遗传屏障。

精细空间格局
50米距离级内显著的正空间自相关（r>0）反映家族集群现象。Novosibirsk在600米尺度仍保持渐变式亲缘衰减，而Saratov在100米外即趋平缓，表明后者存在更频繁的长距离扩散事件。

历史种群动态
错配分布和Tajima's D值显示：Novosibirsk符合瓶颈种群特征（D=-1.3），而Saratov的线粒体多峰分布（s1-s9单倍型分属4大谱系）提示多次奠基者事件后的谱系混合。微卫星数据未检测到近期瓶颈，可能与种群快速恢复有关。

这项研究颠覆了地下动物必然低遗传变异的传统认知，揭示出：1) 边缘种群确实遵循遗传贫化预期；2) 核心种群通过社会结构（延展家族）和长距离基因流维持高变异；3) 线粒体与核基因组呈现不同进化轨迹，可能反映雄性偏向扩散。成果为理解物种分布边缘的适应极限提供了分子生态学证据，对濒危物种（如乌克兰种群）保护具有指导价值。后续研究可拓展至全分布区采样，结合性别特异性标记验证扩散策略假说。