印太海域小型巨蛤(Tridacna maxima)的遗传种群结构与分布格局：历史动态、现状与未来趋势

这篇研究通过整合南中国海(SCS)新测序与已发表的细胞色素c氧化酶I(COI)基因数据，对印太海域34个地点610只小型巨蛤(T. maxima)进行种群遗传分析。研究揭示了从西向东分化的6个遗传谱系(Φst=0.856)，证实东南亚海域(SEA)作为生物多样性中心向东西双向扩散的迁移模式，支持"起源中心"假说。历史动态分析表明晚更新世冰川作用驱动种群扩张，而物种分布模型(SDM)预测气候变化将导致89.68%的高适生区消失并向高纬度迁移，为巨蛤保护提供关键科学依据。

　　

引言

热带印太海域(IWP)作为全球海洋生物多样性中心，其形成机制存在"起源中心"、"重叠区"和"积累中心"等假说争议。小型巨蛤(T. maxima)作为珊瑚礁生态系统的旗舰物种，因过度捕捞和气候变化导致野生种群濒危。本研究通过整合南中国海新测序与公共数据库的COI序列，首次在全分布区尺度解析其遗传格局，为理解珊瑚三角区(CT)生物多样性形成机制及巨蛤保护提供新视角。

方法

采集南沙群岛35个样本的套膜组织，使用特异性引物扩增COI基因417bp片段。整合GenBank数据后，对34个地点610个样本进行：

1. 遗传多样性分析(Arlequin计算h和π)

2. 种群结构分析(AMOVA和ML系统树)

3. 基因流模拟(MIGRATE-N比较5种迁移模型)

4. 历史动态(Tajima's D检验和贝叶斯天际线图)

5. 生态位建模(MaxEnt预测SSP1.19/5.85情景下分布变化)

结果

遗传多样性

全球种群呈现高遗传多样性(h=0.84, π=1.86%)，其中法属波利尼西亚种群变异最丰富(N_hp=55)，而爪哇海域种群多样性最低(h<0.55)。南沙群岛(π=0.84-0.88%)遗传多样性低于东沙群岛(π=2.28%)。

种群结构

AMOVA显示6个显著分化群(Φ_st=0.856)：红海(RS)、西印度洋(WIO)、东印度洋(EIO)、东南亚海域(SEA)、西太平洋(WP)和中太平洋(CP)。ML系统树证实南沙与东沙种群通过印尼贯穿流(ITF)形成基因交流。

基因流模式

贝叶斯因子优选模型显示：

• 主要迁移方向从SEA向WIO/RS和WP辐射

• 南中国海内部存在东沙→南沙的迁移路径

• 太平洋区域呈现WP→CP的单向扩散

历史动态

Tajima's D和Fu's Fs检验支持多数种群经历扩张(如SEA群体Fs=-12.00, p<0.001)。贝叶斯天际线图揭示晚更新世(0.07-0.50 MYA)的种群扩张事件，与冰川周期驱动的海平面变化同步。

未来分布预测

MaxEnt模型(AUC=0.990)显示：

• 当前高适生区(2,156,336.9 km²)集中于珊瑚礁区

• SSP5.85情景下至2090年适生区将缩减89.68%

• 分布北界可能从25°S扩展至30°S

• 水深和底温是主要限制因子(贡献率95.7%)

讨论

当前格局的维持机制

6个遗传谱系的分化与地理屏障(如曼德海峡)和洋流系统(如北赤道逆流)密切相关。南中国海种群通过季风环流与CT区域形成强连通性，印证了"海洋高速公路"假说。

历史形成过程

基因流"中心辐射"模式支持CT作为起源中心，而更新世海平面波动导致栖息地片段化，促使各谱系在冰期避难所独立演化。红海种群因地理隔离呈现独特稳定型增长曲线。

保护启示

SDM预测指出：

• 中国南部近岸、苏伊士湾和澳大利亚东部可能成为未来避难所

• 需警惕大堡礁等热点区域的热胁迫效应

• 建议将遗传谱系差异纳入全球保护网络规划

  研究强调实现《巴黎协定》控温目标对珊瑚礁生态系统存续的关键作用。

结论

该研究首次绘制了T. maxima全分布区遗传图谱，从时空多维视角解析了CT生物多样性的起源机制，并为气候变化下的物种保护提供了前瞻性预测框架。建议通过跨国合作保护遗传资源，同时加强全球温室气体减排行动。