跨大陆进化动力学与系统地理学:揭示古北界石鸡属的避难所、扩散廊道及隐存多样性

【字体: 时间:2025年05月19日 来源:Avian Research 1.6

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  为探究古北界石鸡属(Alectoris)的进化历史、隐存物种及扩散模式,研究人员分析其线粒体 D-loop 和 Cyt-b 序列。发现地中海盆地是起源地,中国为次级分化中心,更新世气候充当 “物种泵”,人类活动成关键演化驱动力。成果为鸟类保护提供分子证据。

  
石鸡属(Alectoris)作为古北界分布广泛的陆栖鸟类,其进化历程长期受复杂地理格局与气候波动影响。当前,该类群因形态差异细微导致分类混乱,且人类活动(如引种、栖息地破坏)对其遗传结构的影响尚不明确。此外,古北界东部(如中亚山地、青藏高原周边)的物种分化机制与扩散路径仍存诸多谜团,例如高海拔山脉是否构成绝对屏障,以及冰期避难所的具体位置等问题亟待解答。

为破解这些科学谜题,土耳其布尔杜尔梅赫梅特阿基夫埃尔索伊大学(Burdur Mehmet Akif Ersoy University)的研究团队开展了一项跨学科研究。团队聚焦石鸡属的线粒体细胞色素 b(Cyt-b)和控制区(D-loop)基因,结合系统发育分析、物种界定、生态位模型等手段,揭示其进化历史与空间分布动态。研究成果发表于《Avian Research》,为理解古北界鸟类的演化适应与保护策略提供了关键 insights。

研究采用的核心技术包括:

  1. 分子标记分析:对土耳其、希腊、中国等地的石鸡样本进行线粒体 D-loop 和 Cyt-b 基因测序,并整合 NCBI 数据库序列,构建包含 668 条 D-loop 和 679 条 Cyt-b 序列的数据集。
  2. 系统发育与物种界定:利用最大简约法(MP)、最大似然法(ML)和贝叶斯分析(BI)构建系统树,并通过 ABGD、GMYC 等 6 种方法检测隐存物种。
  3. 祖先区域重建与扩散分析:基于统计扩散 - 分化分析(S-DIVA)和贝叶斯二元 MCMC(BBM)模型,推断属内分支的地理起源与扩散路径。
  4. 生态位建模(SDM):结合末次冰盛期(LGM)气候数据,模拟石鸡属的潜在分布区,识别冰期避难所与扩散廊道。

3.1 系统发育与隐存多样性


分子系统树显示,石鸡属分为 7 个单系群,其中石鸡(A. chukar)存在两个高度分化的支系(Clade A 和 Clade B)。基于 Cyt-b 的物种界定分析发现,中国北方的亚种(A. c. potaniniA. c. pubescensA. c. falki)构成独立的分子操作分类单元(MOTU),提示可能存在隐存物种。D-loop 基因支持 Clade A 和 Clade B 的单系性,但未检测到额外物种,表明不同基因标记的分辨率存在差异。

3.2 时间尺度与地理扩散


分化时间估算显示,石鸡属起源于约 500 万年前(MyaBP)的中新世 - 上新世交界,地中海盆地为原始分布中心。石鸡(A. chukar)于 298 万年前从希腊石鸡(A. graeca)分化,随后通过安纳托利亚向中亚扩散。更新世期间(尤其是 260 万 - 11.7 万年前),气候波动驱动种群多次隔离与扩张,例如伊朗霍拉桑地区作为冰期避难所,而阿尔泰 - 萨彦走廊则是进入中国的关键通道。

3.3 地理屏障与基因流


屏障分析识别出 4 个主要地理障碍:土耳其海峡系统、伊朗 - 中亚沙漠带、兴都库什 - 帕米尔山脉、塔克拉玛干 - 戈壁沙漠。这些屏障将分布区划分为 6 个遗传单元,其中安纳托利亚作为 “基因泵”,向周边区域(如巴尔干、中亚)输送遗传多样性。中亚山地(如帕米尔、天山)因地形异质性成为次级分化中心,而中国北方的阿尔泰 - 萨彦地区则保留了古老单倍型。

3.4 人类活动的影响


历史引种事件(如通过丝绸之路将中国 Clade B 引入欧洲)导致安纳托利亚和欧洲种群出现显著基因渗透,威胁本地遗传资源。地中海盆地的石鸡种群因人类干预发生遗传污染,而中国种群因地理隔离保持较高纯度。研究还发现,家养石鸡的扩散路径与古代贸易路线高度吻合,凸显人类活动对物种进化的深远影响。

结论与意义


本研究系统揭示了石鸡属的跨大陆进化模式,证实地中海盆地为起源中心,中国为次级分化热点,并识别出安纳托利亚、中亚山地和阿尔泰 - 萨彦地区为关键冰期避难所。更新世气候波动通过 “物种泵” 效应促进谱系分化,而高海拔山脉与沙漠构成自然屏障,塑造了当前的遗传结构。人类活动(如引种、栖息地改变)已成为影响石鸡属进化的主导力量,尤其在古北界西部引发遗传同质化风险。

研究首次整合多学科方法解析石鸡属的复杂演化史,为古北界鸟类的系统地理学研究提供了新范式。其成果不仅深化了对陆栖鸟类适应辐射的理解,也为石鸡属的保护策略(如优先保护中国北方隐存谱系、管控引种活动)提供了分子依据。未来需结合全基因组数据与生态模型,进一步揭示微进化过程与表型分化的关联,为生物多样性保护与气候变化响应研究提供理论支撑。

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