高山蝴蝶姐妹分类群共现种表现出显著差异的表皮碳氢化合物（CHCs）特征及其在物种形成中的作用

这篇研究首次系统比较了高山蝴蝶属（Erebia）共现姐妹分类群的表皮碳氢化合物（CHCs）特征，揭示了CHCs分化程度与基因流水平呈负相关。通过GC-MS分析4对近缘种/亚种（包括罕见杂交种E. cassioides-E. tyndarus和频繁杂交亚种E. euryale adyte-isarica），发现CHCs在物种间（F6,265=19.13, p<0.001）和性别间（F1,265=9.97, p<0.001）均存在显著分化，为气候驱动下的物种接触提供了化学隔离机制的新见解。

　　

高山蝴蝶化学通讯的进化密码：表皮碳氢化合物的物种隔离屏障

1 引言

高山特化物种的进化命运正面临气候变化的严峻挑战。作为欧洲阿尔卑斯山脉的标志性生物，Erebia属蝴蝶因其稳定的次级接触带成为研究物种形成的经典模型。这项研究首次揭示了隐藏在这些蝴蝶体表的化学语言——表皮碳氢化合物（CHCs）的差异化表达，可能是维持近缘种生殖隔离的关键因素。

2 方法

研究团队在瑞士阿尔卑斯山采集了4对姐妹分类群（3个物种对+1亚种对）的140个标本，涵盖不同基因流水平：从几乎不杂交的E. cassioides-E. tyndarus到频繁杂交的E. euryale亚种。采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）分析翅膀和身体的CHCs成分，通过冗余分析（RDA）和线性模型评估物种、性别及交互作用对21种化合物的影响。

3 结果

数据呈现清晰的梯度分化：

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  罕见杂交的E. cassioides-E. tyndarus在身体和翅膀分别有9种和8种CHCs存在显著差异（p≤0.001），其RDA解释方差高达4.16（身体）和2.58（翅膀）

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  频繁杂交的E. euryale亚种间未发现显著差异

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  性二态性普遍存在，但强度因种而异：E. cassioides-E. tyndarus在5种身体和7种翅膀化合物上表现性别差异，而E. melampus-E. sudetica仅1种

特别值得注意的是，烷烃类化合物（如pentacosane、heptacosane）在物种识别中可能起关键作用，这些物质在其他鳞翅目中被证实为接触信息素。

4 讨论

CHCs的分化梯度完美对应物种的生殖隔离程度：

1）强隔离种（E. cassioides-E. tyndarus）表现出最显著的CHCs分化

2）生态隔离种（E. euryale-E. ligea）因栖息地差异而降低对CHCs的依赖

3）异域分布的E. melampus-E. sudetica虽存在CHCs差异但缺乏性二态性

4）杂交亚种几乎无CHCs分化

研究推测，CHCs可能通过两种途径影响物种形成：直接作为交配识别信号，或间接反映适应不同微气候的生理需求。例如，岩石栖息种的较高体温可能促进CHCs挥发性转化，增强化学通讯效率。

5 结论

这项研究构建了CHCs分化与生殖隔离的关联模型，为理解气候驱动的物种接触提供了新视角。随着高山物种分布区的快速变化，CHCs的"化学隔离墙"功能可能成为生物多样性保护的关键评估指标。未来研究需结合基因组学（如嗅觉受体基因）和行为实验，揭示CHCs在物种形成中的精确作用机制。