《Ecology and Evolution》：Shifts in Demography in Changing Ecological Conditions in a Dependent-Lineage Population of Harvester Ant Colonies
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环境压力可影响种群动态并改变选择压力。研究人员考虑了自2011年以来干旱加剧对J1/J2依赖谱系（dependent-lineage）种群（自1988年监测）的种群统计学影响，该种群为红收割蚁（Pogonomyrmex barbatus）。蚁后必须与两个依赖谱
环境压力可影响种群动态并改变选择压力。研究人员考虑了自2011年以来干旱加剧对J1/J2依赖谱系（dependent-lineage）种群（自1988年监测）的种群统计学影响，该种群为红收割蚁（Pogonomyrmex barbatus）。蚁后必须与两个依赖谱系的雄蚁交配才能建立可存活的蚁群；与同谱系交配产生生殖雌蚁（gyne），而与另一谱系交配则产生工蚁。研究人员利用407个蚁群（年龄1–3岁，主要于2021–2023年采样）的工蚁进行简化代表性基因组测序（reduced representation genomic sequencing），以确定蚁群谱系、识别具有相同单倍型（mitotype）的蚁群组，并估计母-女对之间的亲缘关系。研究人员发现，稀有谱系J1变得更加稀有，从2011年的39%降至2023年的25%。这给J1带来了压力，使其需要产生更多精子或更多雄蚁以维持种群存续。研究人员利用普查数据，比较了两个谱系以及具有相同单倍型的蚁群组在存活率和后代数量上的差异。在5个J1和6个J2单倍型组之间，存活率和繁殖力相似，未显示任何单倍型受到选择的证据。研究人员识别出62个母-女蚁群对，其中包括14个祖母-三重奏（grandmother-triplets），大多数祖母发现于J2中，表明某些家族在每个单倍型组中占主导地位。在62个母-女对中，来自J1的蚁群倾向于比J2蚁群寿命更长，维持低而恒定的繁殖率，而J2蚁群在11–17岁龄时显示出最高的繁殖力。研究结果表明，日益严酷的生态条件正在以比表型性状（可能促进适应）的选择更快的速度塑造种群动态。
**论文解读文章**
**研究背景与问题**
气候变化引发的干旱加剧（如美国西南部自2003年以来降水减少）对生物种群动态和选择压力产生深远影响。红收割蚁（Pogomyrmex barbatus）依赖种子为食，干旱导致食物供应减少，加剧种内竞争，进而降低种群规模。该物种具有独特的依赖谱系（dependent-lineage）繁殖系统：蚁后必须与两个谱系（J1和J2）的雄蚁交配才能产生工蚁，而与同谱系雄蚁交配则产生生殖雌蚁（gyne）。这种系统导致谱系间基因流阻断，并可能影响种群遗传结构和动态。此前研究至2011年未发现两谱系在生态适应上存在差异，但谱系比例已偏向J2。随着干旱加剧，研究人员旨在探究2011–2023年期间，生态条件变化如何影响两谱系的种群统计学特征（如存活率、繁殖力、年龄分布），并评估是否存在针对某表型性状的自然选择。该研究发表于《Ecology and Evolution》。
**主要技术方法**
研究人员基于美国新墨西哥州Rodeo附近长期监测站点（自1988年，>1200个蚁群）的普查数据，结合遗传学分析。关键方法包括：①线粒体测序（cox1基因）以区分谱系和单倍型（mitotype）；②双酶切限制性位点关联DNA测序（ddRAD-seq）对1101个工蚁样本（来自407个1–3岁蚁群，主要于2021–2023年采样）进行简化代表性基因组测序，获得单核苷酸多态性（SNP）位点；③基于谱系特异性等位基因开发亲缘关系推断方法，利用KING软件估计母-女蚁群对间的亲缘系数，并通过巢穴内工蚁对（正对照）校准阈值。样本覆盖2012–2022年期间至少40%的潜在亲本蚁群和70%的1岁后代蚁群。
**研究结果**
（1）谱系比例（Lineage Ratio）：J2比例从2011年的61%增至2023年的75%，J1进一步减少（从39%降至25%）。GLM分析显示，J1在某些年份产生更多后代（Z=3.14, p=0.002），但总体J2数量持续增加。
（2）年龄分布（Age Distribution）：两谱系年龄分布显著差异（Kolmogorov–Smirnov检验，D=0.26, p=0.01）。J2有更多<13岁的年轻蚁群，而J1年龄分布更均匀。
（3）存活率（Survival）：Kaplan–Meier分析显示两谱系存活曲线无显著差异（log-rank检验，χ2=0.1, df=1, p=0.8），中位存活时间J1为19年，J2为22年。J1在1–10岁死亡率较低，之后上升。
（4）年度死亡率（Mortality by Year）：GLM表明死亡率随年份显著变化（Z=5.28, p=1.27e-07），且两谱系间有差异（Z=2.33, p=0.02）。J2最高死亡率在2023年，J1在2020年。
（5）年度繁殖力（Fecundity by Year）：两谱系每年后代数量差异显著（Z=1.11, p=3.41e-16），繁殖率（潜在后代/潜在亲本）亦不同（Kolmogorov–Smirnov检验，D=0.64, p=0.02）。繁殖力在2019年达峰值（J1: 0.31, J2: 0.33），随后下降至2022年<0.05。J2在2015年前繁殖率更高，之后差距缩小。
（6）单倍型组（Mitotype Groups）：J1有5个单倍型组（J1A最大，82个蚁群），J2有6个（J2A最大，192个蚁群）。两谱系内最大单倍型组间存活率无显著差异（J1A vs J1B: log-rank χ2=0, p=1; J2A vs J2B: χ2=0.7, p=0.4），年龄分布也无差异。
（7）母-女对（Mother–Daughter Pairs）：通过ddRAD-seq识别出62个母-女对（J1: 21对，J2: 41对），包括14个祖母-三重奏（J2中12个）。J1繁殖率低且恒定（平均1.61个后代，峰值在19–20岁），J2在11–17岁繁殖率最高（平均3.15个后代，峰值13–14岁达12个）。两谱系繁殖年龄分布显著差异（Kolmogorov–Smirnov检验，D=0.35, p=0.02）。
**讨论与结论**
讨论部分指出，J2比例增加（约10%）与干旱加剧同期，表明生态条件变化正快速塑造种群动态，可能超过表型选择的速度。尽管识别出的母-女对仅占后代的一小部分，但各单倍型组间繁殖力和存活率无差异，未发现针对任何可遗传表型性状的强烈选择。然而，某些家族在单倍型组内占主导（如J2中祖母三重奏较多），提示家族效应可能影响繁殖。两谱系在繁殖力上的差异（J2在11–17岁高峰，J1低而恒定）可能部分解释谱系比例偏移。研究结论翻译如下：自1988年以来该种群的人口统计学变化表明，低降雨年份新蚁群存活受抑制。本研究未排除因某些可遗传表型性状导致的选择可能性，但日益加剧的干旱对存活的影响可能比通过自然选择的缓慢适应过程更具影响力。研究结果有助于认识全球变暖和降水变化对生活史选择压力及生理反应的影响，对世代时间5年的沙漠蚁种而言，选择能否快速适应加速的气候变化仍悬而未决。
