土耳其安纳托利亚中部盲鼹鼠 Nannospalax cilicicus（啮齿目：鼹形鼠科）2n = 60 细胞型的下颌形态两性异形与个体发育变异

《Zoologischer Anzeiger》：Sexual dimorphism and ontogenetic variation in mandibular shape of the 2n = 60 cytotype of the Central Anatolian blind mole-rat Nannospalax cilicicus (Rodentia: Spalacidae) from Türkiye

　　

摘要 在盲鼠中，尽管形态相似性显著，但广泛的染色体多样性表明了不同进化谱系的存在，遗传证据支持了这一点。因此，分析仅限于单一核型 (2n = 60)，以最大程度减少与二倍体染色体数目差异相关的形态异质性。本研究利用基于地标的几何形态测量学 (GM) 考察了西里西亚小裸鼠 (*Nannospalax cilicicus*) 中与年龄和性别相关的下颌骨形状变异。共分析了 120 个个体的标本（每个年龄组 20 只雄性和 20 只雌性：亚成年、成年、老年）。下颌骨大小在各年龄组间存在显著差异，但未检测到性大小二型性。相比之下，下颌骨形状随年龄和性别均有显著变化。形状性二型性与大小无关，在亚成年中不存在，并随成熟而变得明显。在控制异速生长后，雄性中与年龄相关的形状差异依然存在，但雌性中则不然。成年雄性表现出更粗壮的下颌骨结构，其特征为升支向后上方扩张以及基底轮廓的强化，反映了与挖掘相关的功能负荷增加。相比之下，老年雄性表现出更紧凑的形态，前部和基底区域向侧方扩张，升支高度降低，这与年龄相关的重塑一致。雌性下颌骨在个体发育过程中表现出有限的、非方向性的形状变异，这与更稳定的个体发育轨迹一致。本研究提供了在 *N. cilicicus* 单一核型内进行的个体发育和性别下颌骨形状变异的首次 GM 评估，证明下颌骨形态受个体发育阶段与性别之间相互作用的影响，且观察到的性别特异性模式与不同的功能需求一致。

引言 适应地下生活的啮齿动物表现出显著的形态和行为特征，使其能够在极端环境条件下生存。在这些物种中，观察到了一系列趋同适应，包括视觉系统的退化、颅骨和前肢肌肉的肥大以及颅骨的重构 (Lehmann, 1963; Nevo, 1991; Topachevskii, 1976)。在此背景下，沼鼠科 (Spalacidae) 代表了对穴居生活方式高度特化的群体之一。小裸鼠属 (*Nannospalax*) 的特征是其隔离的种群、独居行为以及被称为凿齿挖掘的独特策略。在这种策略中，土壤仅用门齿挖掘 (Nevo and Shaw, 1972; Nevo, 1991)，且小裸鼠还利用头部有效地将松动的土壤从洞穴中推走 (Laville et al., 1989; Harrison and Bates, 1991; Zuri et al., 1999)。抬头挖掘通常被认为是啮齿动物的第三种掘穴类型 (Lacey et al., 2000)。然而，在小裸鼠中观察到的挖掘模式应被视为凿齿挖掘与一种相当不寻常的土壤移除方法的结合 (Gomes Rodrigues et al., 2023)。反映这种穴居活动的机械需求，小裸鼠的颅骨表现出明显的枕嵴，表明枕骨和颈椎区域的功能性强化，以支持挖掘过程中基于头部的土壤位移 (Corti et al., 1996; Nevo, 1991; Gambaryan et al., 2005)。除了这些颅骨适应外，穴居啮齿动物在挖掘和啃咬过程中经历强烈的机械应力，这对下颌骨施加了选择压力 (McIntosh and Cox, 2019)。这些压力导致下颌骨不同解剖部位（如冠突、嚼肌结、牙槽结构和下颌角）出现多样的发育和功能模式 (Atchley and Hall, 1991; Chai et al., 2000)。在沼鼠科中，穴居特化导致冠突肥大和嚼肌结增大，尤其是与非穴居啮齿动物相比 (Gomes Rodrigues et al., 2023)。这些修饰反映了挖掘增加的机械需求，并增强了颞肌和嚼肌的附着面积 (Corti et al., 1996; Gomes Rodrigues et al., 2023)。

小裸鼠属 (*Nannospalax*) 分布于从巴尔干到中东的广阔地理区域 (Arslan et al., 2016; Kry?tufek and Vohralík, 2009; Savi? and Nevo, 1990)。本研究重点关注分布于土耳其安纳托利亚中部地区的盲鼠物种西里西亚小裸鼠 (*Nannospalax cilicicus*)。安纳托利亚中部的盲鼠种群长期以来被归类为 *Nannospalax xanthodon*；然而，近年来进行的分子研究表明，二倍体染色体数目 (2n = 52S, 56, 58S 和 60) 的标本应归类于 *N. cilicicus* (Kank?l?? et al., 2024)。最近，Matur 等人 (2026) 审查并将核型提升为物种水平，并确认 *N. cilicicus* 为有效物种。因此，本研究全文使用 *N. cilicicus* 这一名称。

小裸鼠属 (*Nannospalax*) 在盲鼠中表现出最广的染色体多样性范围之一。土耳其代表这种多样性的热点之一；仅在安纳托利亚种群中，就已鉴定出从 2n = 36 到 60 的众多核型 (S?zen et al., 2013)。这些核型之间显著的形态相似性使得准确的物种界定变得困难。尽管如此，遗传分析表明，其中许多核型可能代表不同的进化谱系 (Kandemir et al., 2012; Matur et al., 2019; Kank?l?? et al., 2024)。此外，在小裸鼠属中，已知罗伯逊易位即使在相同的二倍体染色体数目 (2n) 下，也能在染色体臂数目 (FN) 水平上产生细胞遗传学变异 (Ivanitskaya et al., 2008; Matur et al., 2011; Arslan et al., 2014)。因此，在评估采样材料的染色体结构时，考虑了文献中先前报道的 FN 信息来解释采样框架 (S?zen et al., 2004; Matur and S?zen, 2005; Kank?l?? et al., 2007; S?zen et al., 2011)。大多数以前的研究集中在 2n = 60 核型上，该核型在安纳托利亚中部分布最广 (Arslan et al., 2016; Ivanitskaya et al., 2008; Kank?l?? et al., 2013; S?zen et al., 1999, 2000; 2004, 2011; 2013, 2015)。由于有充足的材料满足本研究的目 的，分析是在收集自土耳其安纳托利亚中部地区的属于 2n = 60 核型的 *N. cilicicus* 个体上进行的；样本的大部分由特征为 FN = 78 的个体组成，而有限数量的标本属于 FN = 82 核型。Kank?l?? 等人 (2013) 证明，在 2n = 60 核型内，FN 值为 78、80、82 和 84 的种群在遗传上关系非常密切。

下颌骨形状表现出复杂的变异模式，受发育过程中多个相互关联因素的影响 (Atchley et al., 1992; Zelditch et al., 2004)。确实，在各种啮齿动物物种中，已使用几何形态测量学 (GM) 证明了年龄和性别等生物学变量对下颌骨形态的影响 (Cardini and O'Higgins, 2005; Dur?o et al., 2019; Martínez-Varges et al., 2017; Ventura and Casado-Cruz, 2011)。此外，大小 - 形状关系 (异速生长) 也必须被视为形状变异的主要组成部分 (Klingenberg, 2016)。因此，几何形态测量学提供了一个探索形状差异的有效框架。基于地标的 GM 方法允许量化形状变异的全球和本地成分，从而能够理清贡献效应 (Bookstein, 1991; Klingenberg, 2011; Zelditch et al., 2004)。下颌骨的平面构型为 GM 应用提供了实用优势，允许快速、准确和可重复的数据收集 (Corti et al., 1996; Klingenberg and Leamy, 2001)。迄今为止，关于小裸鼠属的几何形态测量学研究主要考察同一种内不同核型间的变异 (Corti et al., 1996; Kaya and Co?kun, 2022; Yürümez and Co?kun, 2016)。这些研究证明颅骨和下颌骨在核型间存在显著的形状差异，并表明核型是形态分化的主要决定因素之一。然而，迄今为止，尚未明确针对该属提出关于在单一固定核型内与年龄和性别相关的形状变异的综合研究。因此，本研究在 *N. cilicicus* (2n = 60, FN = 78 和 82) 上进行，从而能够在最小化染色体和/或系统发育变异影响的同时，评估与年龄和性别相关的形状变异。

在盲鼠中，雄性比雌性在挖掘上投入更多，特别是在繁殖季节，他们通过挖掘长隧道寻找雌性 (Heth et al., 1987; Zuri and Terkel, 2001)。雄性也比雌性更具攻击性，它们的门齿既用于挖掘，也用于种内互动中作为武器 (Zuri et al., 1999; Zuri and Terkel, 2001)。这些行为可能使雄性暴露于更大的机械应力下，并促进更强壮的下颌骨和牙齿结构的发育，这种模式与其他凿齿挖掘者中观察到的性选择二型性一致 (Mora et al., 2018)。基于这些行为和功能模式，本研究旨在检验两个主要假设：(1) 下颌骨的形状性二型性表现出个体发育变异，两性遵循不同的、与大小无关的轨迹。(2) 预计下颌骨的大小和形状都会出现个体发育变异，且形状变异在雄性中比在雌性中更为明显，反映了与穴居行为相关的更大功能和机械需求。因此，本研究旨在利用几何形态测量学分析 *N. cilicicus* (2n = 60) 中与个体发育阶段和性别相关的下颌骨大小和形状变异。为了在保持足够样本量的同时最小化染色体异质性，分析仅限于属于单一二倍体染色体形式的个体；因此，选择了可用标本数量最多的 2n = 60 核型。这项研究有助于更深入地理解 *N. cilicicus* 下颌骨形状变异背后的发育和进化机制，并为未来穴居啮齿动物的研究提供比较框架。

部分片段

材料与方法 检查的标本代表 *N. cilicicus* 的 2n = 60 核型，并从表 1 列出的地点收集并在图 1 中标注。使用二维 (2D) 几何形态测量学 (Bookstein, 1991; Dryden and Mardia, 1998; Rohlf and Marcus, 1993) 分析了 120 个标本的下颌骨形态。本研究使用的标本此前已按照 Ford 和 Hamerton (1956) 的方案使用骨髓制备物进行了核型分析，在

测量误差 结果表明，个体间变异远大于质心大小和形状变量的数字化误差 (表 2)。具体而言，99.74% 的质心大小变异和 95.61% 的形状变异由个体间的真实差异解释，而数字化误差仅占 0.26% 和 4.39%。这些结果表明地标数字化具有高度可重复性，且测量误差可忽略不计。

下颌骨大小变异 夏皮罗 - 威尔克检验 讨论 本研究证明 *N. cilicicus* 的下颌骨形态受个体发育阶段和性别的共同构建，对大小和形状成分有独特影响。虽然下颌骨大小主要随年龄变化且未显示性二型性，但下颌骨形状表现出与年龄、性别及其相互作用相关的显著分化。这种模式表明形状变异捕捉了超越简单大小差异的生物学相关信息，并反映了

CRediT 作者贡献声明 Asli Dogan Sarikaya：写作 – 审查与编辑，写作 – 初稿，可视化，验证，软件，方法论，调查，形式分析，数据整理，概念化。Ferhat Matur：写作 – 审查与编辑，验证，资源，调查，数据整理。Faruk Colak：写作 – 审查与编辑，验证，资源，调查，数据整理。Mustafa Sozen：写作 – 审查与编辑，写作 – 初稿，验证，监督，资源，项目

利益冲突声明 作者声明，他们没有任何已知的竞争性财务利益或个人关系，可能会影响本论文中报告的工作。

致谢 我们要感谢 Murat Sevindik、Fatih Ero?lu 和 Kamuran ?atakl? 在标本收集方面的协助，以及 ?zkan Sar?kaya 在统计评估方面的宝贵贡献。本研究中使用的标本最初是作为土耳其科学技术研究委员会 (TüB?TAK) 资助的项目（项目资助号 101T084 和 106T225）以及宗古尔达克布伦特·埃切维特大学研究基金资助的项目（项目编号 Asli Dogan Sarikaya|Ferhat Matur|Faruk Colak|Mustafa Sozen 的一部分收集并表征的。

Asli Dogan Sarikaya|Ferhat Matur|Faruk Colak|Mustafa Sozen