《Molecular Phylogenetics and Evolution》：Genome-scale molecular systematics of Madagascar’s occipital-lobed chameleons reveals polyphyly and mito-nuclear discordances
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马达加斯加特有的、具有大型显著枕叶的变色龙目前包括12个物种，传统上被归入表型学上的Calumma cucullatum组。研究人员利用来自限制性位点关联DNA测序（RADseq）、基于博物馆组学（museomics）的历史模式标本鸟枪测序，以及Sanger测
马达加斯加特有的、具有大型显著枕叶的变色龙目前包括12个物种，传统上被归入表型学上的Calumma cucullatum组。研究人员利用来自限制性位点关联DNA测序（RADseq）、基于博物馆组学（museomics）的历史模式标本鸟枪测序，以及Sanger测序的线粒体和核基因片段的DNA序列组合，重新审视了该组的系统发育和物种界定。研究人员发现了该组多系性（polyphyly）的可靠系统基因组学证据，其中C. cucullatum与C. furcifer组为姐妹群，而C. nasutum组的物种插在C. malthe与其余内群物种之间。此外，根据研究人员的线粒体树，C. tsycorne不属于该组。在系统发育基因组树中，几个物种如C. brevicorne和C. malthe在系统基因组树中明确为单系（monophyletic），但在线粒体树中却被恢复为并系（paraphyletic）；这种线粒体-核基因组不一致性（mito-nuclear discordance）可能反映了祖先的渐渗杂交（introgressive hybridization）。在系统基因组学估计中，大多数当前公认的物种被推断为深部分支的单系谱系，而RADseq聚类分析则将这些谱系恢复为界限明确的单元。例外情况是C. jejy，它被置于与形态上独特的C. peltierorum姐妹的位置，序列分化较浅，以及C. brevicorne / C. crypticum复合体。结合分子和形态学数据表明，来自马达加斯加北部的C. malthe种群代表一个独特的物种，在此被描述为C. krystalae sp. nov.。研究数据揭示，尽管变色龙具有用于种内信号传递的精细表型差异以及种间生殖器差异，但它们可能具有涉及杂交和基因渗入（introgression）的复杂进化模式。
**论文解读：马达加斯加枕叶变色龙的系统基因组学研究**
**研究背景、问题与意义**
马达加斯加特有的枕叶变色龙（occipital-lobed chameleons）是一类具有显著枕叶（occipital lobes）的中大型变色龙，传统上被归入表型学上的*Calumma cucullatum*组，目前包含12个物种。然而，该组的单系性（monophyly）此前仅基于形态相似性假设，缺乏基因组层面的验证。现有研究（如Tolley et al. 2013）基于多基因片段分析已暗示该组可能为非单系，且不同谱系间存在复杂的线粒体-核基因组不一致性（mito-nuclear discordance）。此外，该组内许多物种的物种界限模糊，尤其是*C. brevicorne*和*C. crypticum*复合体，其线粒体谱系复杂，形态特征与分子聚类结果难以完全对应，导致分类和系统发育关系不清晰。这些问题的存在阻碍了对该组进化历史和生物地理学的深入理解，也影响了对相关物种的保护（如*C. brevicorne*的CITES配额管理）。因此，研究人员开展了这项研究，旨在利用基因组规模的数据（包括RADseq、博物馆组学及Sanger测序）重新解析枕叶变色龙的系统发育关系、检测杂交与基因渗入（gene flow）事件，并评估物种界限，最终提出一个整合的分类方案。该研究发表在《Molecular Phylogenetics and Evolution》期刊上。
**研究方法**
研究人员主要采用了以下关键技术方法：（1）**双酶切限制性位点关联DNA测序（ddRADseq）**：对77个样本进行双酶切和测序，经Stacks软件组装和过滤后获得数千个单核苷酸多态性（SNP）位点，用于系统发育分析和群体遗传学分析。（2）**博物馆组学（museomics）**：对5个历史模式标本（包括*Chamaeleon brevicornis*、*C. cucullatus*等）进行鸟枪测序，通过局部BLAST比对从低覆盖度测序数据中提取线粒体基因片段（ND2、ND4、16S），用于确定模式标本的线粒体谱系位置。（3）**Sanger测序**：对多个样本的线粒体基因（ND2、ND4、16S）和核基因片段（C-MOS、KIAA1239、SACS）进行测序，并推断等位基因单倍型网络。（4）**群体遗传学分析**：使用STRUCTURE进行贝叶斯聚类，评估群体结构和近期基因流；采用ABBA-BABA检验（Dtrios）和f-branch统计检测历史基因流；利用BPP基于多物种溯祖（coalescent）进行谱系界定。样本来自研究人员1996-2025年间在马达加斯加各地的野外采集，凭证标本保存在慕尼黑动物学国家博物馆（ZSM）、塔那那利佛大学（UADBA）和波恩亚历山大·柯尼希动物学研究博物馆（ZFMK）等机构。
**研究结果**
**3.1 系统发生基因组学证据表明C. cucullatum组的并系性（paraphyly）**
基于1,643个ddRADseq位点的最大似然（ML）树（共77个样本）显示，分类学上的*C. cucullatum*组并非单系：*C. cucullatum*与*C. furcifer*组为姐妹群；*C. malthe*与包含*C. nasutum*组及其他枕叶变色龙物种的支系为姐妹关系。这一结果明确证实了该表型组的并系性。
**3.2 博物馆组学（Museomics）**
从5个历史模式标本中成功获得了线粒体基因片段序列（ND2、ND4、16S），每个标本匹配到的读数在20-611条之间。这些序列被用于确定模式标本在线粒体树中的位置，为后续的物种界定和命名提供了关键依据。
**3.3 线粒体系统发育（Mitochondrial phylogeny）**
基于2,264 bp的线粒体串联序列（112个样本）的ML树显示：*C. tsycorne*位于一个深部分支，可能不属于*C. cucullatum*组；*C. malthe* sensu lato的三个线粒体谱系（MA1-MA3）未形成单系；*C. brevicorne*复合体内存在多达7个深部分支（BRE1-BRE7），且与基于RADseq的核基因组树存在显著不一致。
**3.4 线粒体-核基因组不一致性、杂交与基因渗入（Mito-nuclear discordance, hybridization and introgression）**
研究发现多个谱系存在线粒体-核基因组不一致性。例如，*C. brevicorne*复合体的BRE7谱系在核基因树中属于*C. brevicorne*支系，但其线粒体序列却与*C. peltierorum*聚类。ABBA-BABA检验显示，BRE7与*C. peltierorum*之间存在显著等位基因共享（fb = 0.205），支持祖先基因渗入事件。此外，*C. malthe*的三个谱系在线粒体树中非单系，但核基因树支持其单系性，可能由不完全谱系分选（ILS）或线粒体树解析错误导致。
**3.5 C. brevicorne复合体的物种界限与分类学评估**
基于RADseq的STRUCTURE分析和BPP谱系界定支持该复合体包含多个遗传聚类（如BRE1、BRE2、BRE3、BRE5、BRE5b、BRE7）。形态数据部分与遗传聚类一致，但样本覆盖区存在较大地理空缺，且由于模式标本命名争议（如*C. brevicorne*和*C. gularis*的适用对象不明确），目前无法给出完整的分类修订。
**3.6 C. malthe支系的物种界限与分类学评估**
核基因和线粒体数据均显示*C. malthe* sensu lato包含两个主要谱系：谱系MA1（北部中东部）和谱系MA2+MA3（北部）。STRUCTURE分析（K=2）清晰区分了这两个种群，且BPP以高支持率将其视为三个独立的初级物种假设（MA1、MA2、MA3）。形态学上，MA2+MA3的雄性具有显著的枕叶鳞片计数较少、喉脊和背脊结构差异等特征，支持将其提升为独立物种。
**结论与展望**
研究人员得出结论：*Calumma*属的表型物种组需要进行重大重组，以建立单系分类单元；枕叶这一形态特征在进化上并非同源，而是多次独立起源或逆转。研究数据揭示了线粒体-核基因组不一致性的普遍存在，表明杂交和基因渗入可能在变色龙进化中扮演重要角色，这与基于性选择和表型差异预期的低杂交频率形成对比。具体而言，*C. jejy*和*C. peltierorum*尽管形态分化显著但分子分化浅，表明表型进化可能受快速性选择驱动；而*C. brevicorne*复合体的复杂遗传结构暗示了反复的隔离与混合事件。未来研究需要更密集的地理采样和全基因组测序，以厘清*C. brevicorne*复合体的物种界限，并深入解析枕叶变色龙表型与基因组进化的机制。
