法罗群岛巨鼠的种群基因组学：杂交、殖民与选择基因组靶点鉴定的新挑战

本研究通过基因组测序揭示了法罗群岛巨鼠的杂交起源与殖民历史，发现其体型演化伴随强烈遗传漂变。研究人员结合位点频谱(SFS)和祖先重组图(ARG)分析，证实挪威维京人约800AD将家鼠引入群岛，并鉴定出3个受选择基因组区域。该研究为岛屿适应进化提供了新见解，同时揭示了群体基因组推断中的方法论挑战。

　　

在北大西洋的法罗群岛上，生活着一群令生物学家着迷的"巨人"——这里的家鼠(Mus musculus)拥有异常庞大的体型，早在1904年就被描述为新亚种Mus musculus faroensis。这些小鼠不仅是岛屿适应性辐射的经典案例，更因处于欧洲最严酷的气候环境中而具有特殊研究价值。然而，关于它们的起源历史、体型演化的遗传机制以及岛屿殖民过程中的选择压力等关键问题长期悬而未决。威斯康星大学麦迪逊分校遗传学实验室(University of Wisconsin, Madison, WI)的研究团队在《Genome Biology and Evolution》发表的最新研究，通过种群基因组学方法揭开了这些"鼠中巨人"的进化之谜。

研究人员采用全基因组测序(20X覆盖度)分析了法罗群岛三个岛屿(Nólsoy、Sandoy和Mykines)及挪威大陆的小鼠样本，结合GATK和ANGSD两种变异检测流程。通过祖先重组图(ARG)分析和位点频谱(SFS)建模，重建种群历史；利用AncestryHMM推断亚种杂交模式；采用SweepFinder2和Relate进行选择扫描。关键样本包括15只Nólsoy小鼠、20只Sandoy小鼠和15只挪威小鼠，经KING软件去除近亲个体后用于分析。

遗传分化与杂交起源

主成分分析(PCA)显示岛屿与大陆小鼠形成明显分离的群体。基因组 ancestry 分析揭示法罗群岛小鼠是西方家鼠亚种(M. m. domesticus)与东方家鼠亚种(M. m. musculus)的杂交后代，domesticus ancestry 占比达90.6-95.5%。染色体上 ancestry 呈现交替分布模式，平均每Mb出现10.2-10.6个 ancestry 交界点，且交界点数量与重组率显著正相关(ρ=0.37-0.47)，表明杂交可能发生在岛屿殖民之前。

岛屿殖民历史重建

基于 domesticus ancestry 区域的位点频谱分析显示，岛屿小鼠核苷酸多样性显著低于大陆(0.066-0.078% vs 0.199%)，43%的窗口呈现零多样性。ARG分析表明，Sandoy的殖民时间约1,058-1,804年前(3,176代)，早于Nólsoy的697-1,071年前(2,091-3,214代)，与挪威维京人的活动时间吻合。殖民过程中有效种群大小(Ne)骤降至个位数，Sandoy最低Ne为760-1,178，Nólsoy为169-1,183。

适应性进化分析

在111个已报道的体型相关数量性状位点(QTL)中，Nólsoy小鼠显著富集domesticus ancestry(t₄₅=4.55)。ARG分析鉴定出3个受选择区域，其中7-SNP单倍型(位于chr4的6,241bp窗口)在Sandoy频率达91.7%，包含CEBPB和KLF4转录因子结合位点。值得注意的是，传统选择扫描方法(Tajima's D和SweepFinder2)鉴定的异常窗口大多表现为单个个体贡献过量singleton的假象，凸显了瓶颈群体中选择信号检测的挑战。

这项研究首次系统揭示了法罗群岛巨鼠的动态进化史：它们源自亚种杂交，随维京人抵达岛屿后经历严重种群瓶颈，在强烈遗传漂变背景下演化出巨大体型。研究不仅为岛屿生物地理学提供了重要案例，其开发的混合 ancestry 分析方法也为复杂进化历史的解析树立了新范式。特别值得注意的是，研究揭示了群体基因组学中一个此前未被充分认识的方法论问题——在瓶颈群体中，个体特异的变异积累可能产生类似选择信号的假象，这对未来适应性进化研究具有重要警示意义。