冲突影响下的南苏丹努比亚长颈鹿（Giraffa camelopardalis camelopardalis）持续存活的基因组学见解

《Scientific Reports》：Genomic insights into the persistence of Nubian giraffe (Giraffa camelopardalis camelopardalis) in conflict-affected South Sudan

　　

武装冲突会严重扰乱野生动物保护和管理，但其长期基因组后果仍知之甚少。南苏丹经历了数十年的冲突，限制了保护工作，并阻碍了对其动物群（包括濒危亚种努比亚长颈鹿（Giraffa camelopardalis camelopardalis））的基因组评估。由于长期存在的后勤和政治挑战，南苏丹的种群在很大程度上仍未得到采样。努比亚长颈鹿是一个关键的保护单元，新的采样工作为调查其基因组多样性以及白尼罗河这一假设的基因流屏障所带来的潜在遗传隔离提供了机会。在此，研究人员展示了从南苏丹东部博马国家公园和巴丁吉洛国家公园采集的30个个体的基因组数据。将这些序列添加到现有基因组数据中，揭示了努比亚长颈鹿内根据三个地区（埃塞俄比亚-南苏丹、肯尼亚、乌干达）划分的遗传上不同的群体。尽管由于南苏丹的经济和政治限制，野生动物管理有限，但与肯尼亚的努比亚长颈鹿种群相比，努比亚长颈鹿种群保持了较高的杂合度（H_e ≈ 0.14%）和极少的近亲繁殖证据（平均F_ROH ≈ 0.15）。与预期相反，研究结果揭示了白尼罗河两岸努比亚长颈鹿和科尔多凡长颈鹿（G. c. antiquorum）之间存在可测量的基因流。这些发现凸显了南苏丹努比亚长颈鹿作为一个保留了遗传多样性的种群，应尽可能加强保护工作，以确保这一长期据点的存续。

武装冲突是非洲保护区野生动物数量下降的主要预测因子之一，影响了71%的非洲保护区。南苏丹经历了长期内乱，野生动物管理受到严重干扰，非法偷猎增加。尽管一些有蹄类动物在冲突中持续存在，但努比亚长颈鹿（Giraffa camelopardalis camelopardalis）在1985至2015年间数量下降了约95%，2025年估计仅约235只，分布在相对广阔但孤立的区域。由于长期的后勤和政治挑战，南苏丹的努比亚长颈鹿种群此前几乎没有基因组数据。该亚种是重要的保护单元，而白尼罗河被认为是科尔多凡长颈鹿（G. c. antiquorum）与努比亚长颈鹿之间潜在的基因流屏障。因此，获取南苏丹种群的基因组数据对于评估其遗传健康、种群结构、历史瓶颈及长期生存力至关重要。这项研究填补了这一关键采样空白，论文发表在《Scientific Reports》。

研究人员从南苏丹东部的博马国家公园（BOM）和巴丁吉洛国家公园（BAD）采集了30个努比亚长颈鹿个体的皮肤活检样本，这些样本是在GPS卫星追踪操作中获得的，符合相关许可规定。结合70个已发表的来自其他长颈鹿物种/亚种的基因组序列（包括努比亚、科尔多凡、西非、网纹和马赛长颈鹿），共100个个体。经过质量过滤，排除缺失数据高和亲缘关系近的个体后，82个基因组进入下游分析。主要技术方法包括：全基因组短读长测序；将reads比对到染色体水平马赛长颈鹿参考基因组；使用20 kb非重叠滑动窗口计算全基因组杂合度（H_e）和长纯合片段（runs of homozygosity, ROH）以评估遗传多样性和近亲繁殖；通过主坐标分析（principal coordinates analysis, PCoA）、基于遗传距离的BioNJ树和admixture分析解析种群结构；使用Dsuite的F-branch检验检测基因流。样本来源覆盖南苏丹、埃塞俄比亚、肯尼亚、乌干达、中非共和国、尼日尔等地区。

### DNA分离与测序
30个新样本全部获得足够质量和数量的DNA用于测序。结合已发表数据后，经过过滤和基因型分型，排除了16个高缺失数据和3个高亲缘关系个体（其中1个同时满足两个标准），最终82个基因组用于分析。平均测序深度为5.9–27.8×（均值12.6×），其中BAD个体平均深度21.2×，BOM个体平均深度14.0×。低覆盖度个体未显示系统性偏差。

### 遗传多样性与近亲繁殖
除个体BAD03（H_e=0.11%）外，南苏丹个体的全基因组杂合度（H_e=0.14%）处于其他努比亚长颈鹿种群范围内，略高于北部长颈鹿平均值（0.12%）。网纹长颈鹿杂合度最高（0.18%），马赛长颈鹿最低（0.10%）。南苏丹个体的平均F_ROH为0.15，低于其他北部长颈鹿（0.28）。大多数个体的ROH较短，超过5 Mb的ROH很少，超过10 Mb的罕见，仅BAD03例外。这说明南苏丹努比亚长颈鹿近期近亲繁殖事件少，实际近交水平低。

### 种群结构与混合
BioNJ树显示马赛、北部和网纹长颈鹿三个物种清晰分离，北部长颈鹿内科尔多凡、努比亚和西非三个亚种各自聚类。努比亚长颈鹿进一步按地理来源分为埃塞俄比亚-南苏丹、肯尼亚和乌干达三群，且埃塞俄比亚和南苏丹个体无法区分，构成同质种群。PCoA分析也支持这一划分。Admixture分析在最优K=5时，马赛和网纹长颈鹿几乎无混合信号；埃塞俄比亚、南苏丹和乌干达的努比亚长颈鹿表现出与科尔多凡长颈鹿的共享祖先。K=6时，埃塞俄比亚-南苏丹个体形成独立遗传簇，乌干达个体则具有埃塞俄比亚-南苏丹群与肯尼亚群的混合祖先。

### 基因流
F-branch检验发现科尔多凡与西非长颈鹿之间存在历史基因流，同时南苏丹-埃塞俄比亚的努比亚长颈鹿与科尔多凡、西非群体之间也存在基因流证据，表明白尼罗河并非绝对基因屏障。更细尺度上，肯尼亚纳库鲁湖NP（LNN）与南苏丹BAD之间存在基因流，BAD还与肯尼亚SOY、乌干达KDV和MF等种群间存在基因流。

讨论部分指出，这是首次对南苏丹努比亚长颈鹿进行基因组评估，填补了关键采样缺口。种群结构分析支持将三个地理区域的努比亚长颈鹿视为潜在的进化显著单元（evolutionarily significant units, ESUs）。尽管经历了严重的种群瓶颈和有限的管理，南苏丹种群仍保持了高遗传多样性和低近亲繁殖，这与肯尼亚种群形成对比——后者多因从小规模创始群体易地保护而表现出较低的遗传多样性。开放且无围栏的博马-巴丁吉洛-甘贝拉景观可能有助于维持基因流和遗传多样性。白尼罗河两岸检测到的历史基因流表明该河流并未完全阻隔基因交流。研究结论指出，南苏丹的努比亚长颈鹿是该亚种的基因组据点，其独特的遗传状态应长期保护。未来对长颈鹿所有主要种群进行基因组测序，将有助于评估真实生物多样性并界定ESUs，为保护管理提供关键指导。