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马达加斯加濒危狐猴的多轮爆发式物种形成:基因组渗入驱动灵长类适应性辐射的新模式
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年08月02日 来源:Nature Communications 15.7
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本研究针对传统适应性辐射理论在解释狐猴多样性起源中的局限性,通过构建包含71%现存物种的狐猴(Lemuriformes)与懒猴(Lorisiformes)比较系统发育框架,结合334个核位点的系统基因组学分析,揭示了狐猴经历了多次无速率衰减的物种形成爆发,特别是Microcebus、Lepilemur和Eulemur三个属在晚上新世(-5 MYA)的快速分化。研究首次证实高物种形成率分支伴随高基因组渗入率(平均7.9%),提出杂交在灵长类中可能作为多样化燃料而非进化死胡同。该成果为解释岛屿生物多样性形成提供了新视角,对保护95%濒危的原猴亚目物种具有重要指导意义。
在生物进化史上,马达加斯加的狐猴一直被视为适应性辐射的经典案例——这个面积不足地球陆地1%的岛屿上,演化出了占现存灵长类15%的物种。传统理论认为,这类辐射应表现为早期爆发式物种形成随后速率衰减的模式,就像达尔文雀或维多利亚湖慈鲷那样。然而近年研究发现狐猴并未遵循这一预期轨迹,其多样性起源机制成为进化生物学的重要谜题。更严峻的是,这个演化奇迹正面临生存危机,约95%的狐猴物种濒临灭绝。理解其多样化机制不仅关乎进化理论的发展,更对保护策略制定具有紧迫意义。
美国俄勒冈州立大学整合生物学系的Kathryn M. Everson领衔的国际团队,在《Nature Communications》发表了突破性研究成果。研究人员构建了迄今最完整的原猴亚目系统发育框架,涵盖71%的现存物种(79%狐猴和50%懒猴),通过比较基因组学揭示了狐猴多样化的独特模式。研究发现狐猴与亚洲和非洲的懒猴姐妹群分化于始新世早期(中位值53.2 MYA),但两者呈现截然不同的进化轨迹:狐猴的物种形成速率(0.44种/百万年)是懒猴(0.15种/百万年)的近三倍,且未出现预期中的速率衰减,反而在晚上新世(-5 MYA)出现新的爆发,特别是鼠狐猴(Microcebus)、鼬狐猴(Lepilemur)和真狐猴(Eulemur)三个属。
研究采用多学科技术手段:1)锚定杂交富集技术(AHE)获取334个核基因位点(总长1.1Mb)的序列数据;2)SVDquartets和ASTRAL两种方法构建物种树;3)化石校准的贝叶斯定年(9个校准点);4)MiSSE模型分析宏进化速率;5)线粒体与核基因组比较(QuIBL分析)检测基因渗入;6)PhyloNet重建网状进化事件。样本涵盖129个个体,包括德国灵长类中心、杜克狐猴中心等机构提供的珍稀标本。
研究结果挑战了多个传统认知:系统发育分析确认狐猴(不包括指猴)构成单系群,其与懒猴的分歧时间窗口(33.9-57.6 MYA)比既往研究更宽。关键发现体现在三方面:
1)多样化动态:谱系-时间图显示狐猴多样性呈指数增长(γ=6.37, p<0.0001),未检测到速率衰减。CRABS分析证实该信号不受灭绝率模型影响,在灭绝率递增、递减或随机波动的模型中均稳定存在。
2)基因渗入模式:核基因组与线粒体拓扑结构的三大冲突区域(支持率7.9%-0.4%)均检测到显著渗入信号。高分化率的狐猴属种(如Eulemur和Microcebus)呈现更复杂的网状进化,其中Lepilemur tymerlachsoni与L. dorsalis、Microcebus lehilahytsara与M. mittermeieri等现生物种间仍存在基因流动。
3)杂交-多样化关联:BiSSE模型显示杂交类群的净分化率是非杂交类群的4倍以上(30.40 vs. 7.06种/百万年)。这种关联在排除分类学研究偏差(通过MuSSE模型控制"高关注度"变量)后依然显著。
讨论部分提出了"建设性辐射"的新解释框架:狐猴的多样化可能通过生态反馈持续产生新机会,而非一次性生态占领。研究特别强调地质事件(如中新世-上新世过渡期的草原扩张、-10 MYA的山脉隆升)与生物过程(杂交引发的等位基因重组)的协同作用。三个证据支持杂交促进多样化假说:1)系统发育冲突区域与高分化率分支重合;2)现生杂交带与历史渗入信号并存;3)生殖隔离不完全的年轻类群仍保持高物种形成率。
该研究对保护生物学有深远启示:1)为评估杂交对濒危物种的影响提供进化背景——基因流动可能增强遗传多样性而非必然导致"遗传淹没";2)确认狐猴科(Lemuridae)与鼬狐猴科(Lepilemuridae)+鼠狐猴科(Cheirogaleidae)的姐妹群关系,为保护优先级排序提供依据;3)揭示指猴(Daubentonia)等单型属具有古老起源和独特进化轨迹,需特殊保护策略。研究者呼吁加强懒猴的调查研究,目前该类群采样率仅50%,其真实的进化动态可能仍被低估。
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