揭示印度洋-太平洋沙参(Holothuria scabra)物种复合体的系统发育地理学与分类学身份

本研究通过整合基因组水平(1500个PAV和2000个SNP)与线粒体cox1标记，首次系统解析了高经济价值海参Holothuria(Metriatyla) scabra的物种复合体结构。研究人员跨越16500公里采集9个地理种群样本，发现该物种包含至少7个操作分类单元(OTU)，证实印度洋与太平洋种群存在显著遗传分化。研究估算其起源于上新世早期(~4.36 MYa)，从东南亚珊瑚三角区向东西两侧扩散，为这一过度捕捞物种的保护管理提供了关键分子依据。

　　

在浩瀚的海洋中，海参作为重要的生态工程师和经济物种，其分类学却长期面临挑战。特别是被称为"沙参"的Holothuria(Metriatyla) scabra，作为全球海参贸易中单价最高(可达1898美元/公斤)的热带物种，其分类地位一直存在争议。尽管已被国际自然保护联盟(IUCN)列为易危物种，但历史上混乱的分类记录和仅依赖形态学的鉴定方法，使得这一被过度捕捞的物种面临严峻的保护管理困境。更棘手的是，先前研究暗示印度洋与太平洋种群可能并非同种，但缺乏分子证据支持。

南太平洋大学(University of the South Pacific)的研究团队联合多国科学家，开展了这项跨越印度洋-太平洋生物地理区的开创性研究。通过采集斐济、所罗门群岛、巴布亚新几内亚、澳大利亚、越南、坦桑尼亚和马达加斯加等9个地点98个样本，结合基因组水平标记(1500个PAV和2000个SNP)与线粒体cox1基因测序，首次系统揭示了沙参的物种复合体结构。这项发表在《BMC Ecology and Evolution》的研究，不仅解决了长期存在的分类学争议，更为这一濒危物种的区域差异化保护提供了科学依据。

研究采用三大关键技术：1)基于DArTseq平台的基因组简化测序技术获取全基因组SNP和PAV标记；2)线粒体cox1基因Sanger测序进行条形码分析；3)整合贝叶斯系统发育重建、物种界定分析(SPEEDEMON、ABGD和ASAP)和分子钟估算等多维分析方法。样本覆盖印度洋-太平洋主要分布区，包括8个国家9个地理种群。

研究结果部分显示：

"系统发育重建"部分：基因组和线粒体数据一致支持7个OTU的存在。印度洋种群(坦桑尼亚和马达加斯加)形成独立分支，与所有太平洋种群显著分化(PP=97-100)。太平洋种群进一步分为东南亚、澳大利亚和西南太平洋三大谱系，其中斐济种群表现出独特的遗传特征(PP=89-95)。

"遗传距离估算"部分：印度洋与太平洋种群间遗传距离最大(D_m=6.1-8.3%，F_st=0.376-0.522)，远超传统物种界定阈值。太平洋内部OTU间距离为0.9-2.8%，符合亚种分化特征。

"物种界定分析"部分：三种分析方法一致支持7个OTU的划分。特别值得注意的是，印度洋种群与太平洋种群的遗传距离(4.5-5.8%)超过标准条形码gap阈值(2%)，强烈提示其为独立物种。

"分子钟分析"部分：估算沙参复合体起源于上新世早期(~4.36 MYa，95% HPD 3.3-5.42 MYa)，从珊瑚三角区向东西两侧扩散。印度洋与太平洋种群的分化时间(~184 KYa)与晚更新世海平面变化事件吻合。

讨论部分强调，这项研究首次用分子证据证实了Massin等(2009)基于形态学提出的假说——印度洋的H. scabra可能代表独立物种。研究者建议将印度洋种群恢复其曾用名Holothuria gallensis Pearson, 1903。太平洋三大谱系(东南亚、澳大利亚和西南太平洋)的亚种地位也需要进一步确认，这对区域渔业管理具有重要指导意义。

该研究的创新性体现在：1)首次全分布区尺度揭示沙参物种复合体；2)建立基因组与线粒体联合分析框架；3)为海参分类提供时间维度证据。这些发现不仅解决了百年分类争议，更重要的是，为这一濒危经济物种的区域差异化保护策略制定提供了分子依据。特别是对印度洋种群的重新认定，将直接影响其保护等级的评估。研究采用的多组学方法也为其他海洋无脊椎动物的物种界定提供了范例。