第四纪栖息地波动与全基因组数据揭示的龟类种群动态：环境生态位模型与保护基因组学新视角

这篇研究通过整合环境生态位模型（ENM）和全基因组测序（WGS）数据，系统分析了21种龟鳖类在第四纪气候波动下的栖息地变迁与有效种群大小（Ne）动态。研究首次构建了欧洲池龟（Emys orbicularis）染色体级别参考基因组，揭示温度下降导致种群收缩的普遍模式，但发现遗传多样性参数（如杂合度H）与IUCN受威胁等级无显著关联，为龟类保护策略提供了基因组学新依据。

　　

染色体级别的欧洲池龟参考基因组

研究团队通过PacBio HiFi长读长测序（30×覆盖度）、Hi-C染色体构象捕获（109×）和光学图谱（229×）技术，首次完成欧洲池龟2.32 Gb染色体级别基因组组装（ scaffold N50达146 Mb），通过显微切割技术成功将55%序列锚定到6条染色体。该基因组质量评分（8.8.Q65.C99）超越脊椎动物基因组计划标准，注释发现22,788个基因，为后续分析奠定基础。

第四纪气候驱动的种群动态

基于成对序列马尔可夫 coalescent（PSMC）模型分析22种龟鳖类显示：所有物种在10 Mya-10 kya间均经历周期性N_e波动，最小值出现在加拉帕戈斯象龟（N_e=327），最大值在平胸龟（N_e=688,000）。关键发现包括：

1. 1.

   南极永久冰盖形成期（~787 kya）始现全球N_e下降；

2. 2.

   末次间冰期（LIG）结束后温度骤降导致N_e锐减，热带物种受影响更显著；

3. 3.

   淡水龟类比陆栖物种更耐受低温（活动阈值5°C vs 15°C），N_e波动幅度较小。

生态位模型的栖息地重建

最大熵（MaxEnt）模型分析19个物种发现：

• •

  温带物种栖息地在末次冰盛期（LGM）收缩达4.05×10⁶ km²，而热带物种因海平面下降部分栖息地反增；

• •

  最小最冷月温度（BIO-6）是58%物种分布关键限制因子；

• •

  降水变量对淡水龟类（如Pelusios castaneus）分布影响突出，印证从白垩纪至今的水依赖性生态特征。

保护基因组学的意外发现

与鸟类/哺乳类不同，龟鳖类的当代杂合度（H）和平均N_e与IUCN受威胁等级无显著相关性（p>0.05）。研究者认为这可能源于：

1. 1.

   龟类长寿特性（平均世代时间15-60年）延缓遗传多样性对近期栖息地丧失的响应；

2. 2.

   更新世种群瓶颈已预先降低遗传多样性，掩盖现代人为影响的基因组信号。

方法论启示与未来方向

研究证实PSMC在深时间尺度分析的可靠性，但强调近400代内的N_e估计存在噪声。建议将基因组参数（如ROH）作为生物多样性关键变量（EBVs），结合ENM预测气候变暖下的龟类适应性进化潜力，特别是温度敏感胚胎发育等生理环节。