基因渐渗增强山地鸟类对气候变化适应性研究获进展

随着全球气温持续上升，生物多样性面临加速丧失等威胁。物种能否适应气候变化，很大程度上取决于是否具有足够的遗传变异。然而，现有研究大多聚焦于物种自身的遗传多样性，往往忽视了渐渗杂交的作用，即不同物种通过基因交流，获得在未来气候变化背景下潜在作用的新适应性基因。在气候条件迅速变化的压力下，仅依赖自身遗传变异可能不足以应对，而新突变的产生通常较为缓慢。因此，渐渗杂交或成为快速且有效的适应途径，尤其对于分布范围狭窄、受地形阻隔的山地物种，这类物种是受气候变化威胁最严重的类群之一。

近日，中国科学院动物研究所研究团队，以淡眉雀鹛、灰眶雀鹛、云南雀鹛三种近缘山地鸟类为研究对象，通过整合群体遗传学与生态基因组学方法，探讨了渐渗杂交如何帮助山地鸟类应对未来气候变化。这三种雀鹛分布于中国东南丘陵、云贵高原及横断山脉地区，自东向西海拔逐渐升高，气温与降水递减，形成环境梯度。同时，已有研究表明三者之间存在基因流，这一体系是探究上述问题的理想类群。

研究发现，三种雀鹛大约在22万年前开始分化，约4.7万年前邻域分布的物种之间开始出现基因流并延续至今。在接触区，杂交个体的遗传组成呈现不均匀混合模式。借助机器学习方法，研究团队更精细地识别出渐渗片段及其渗入方向。其中，灰眶雀鹛与淡眉雀鹛之间基因流水平较高，基因上有更多的渗入片段。在物种分化过程中，三者逐渐占据不同的气候生态位，即东部的淡眉雀鹛偏好炎热湿润环境，西部的云南雀鹛适应凉爽干燥条件，中部的灰眶雀鹛介于两者之间。未来，这三种雀鹛将面临严峻的气候变化挑战，预计将丧失约44%至69%的适宜栖息地。团队通过环境关联分析发现，约28.5%的气候适应性位点通过渐渗杂交扩散至其他物种基因组中，并显示出明显的选择信号。

随着气候趋于炎热湿润，这些适应性渐渗位点的基因频率预计将整体上升，有助于物种缓解环境压力。基因组偏移量分析进一步显示，杂交区群体仅需较少的遗传改变即可应对气候变化，表现出较低的气候脆弱性。随后，研究团队利用SLiM模拟验证了维持基因流的重要性，即在持续基因流条件下，更多适应性位点在物种间扩散，种群适合度约在25代后开始恢复；若无基因流，适合度的恢复较为困难。同时，三种雀鹛的景观连通性主要受地形影响，杂交区域连通性更高，且预计未来将保持稳定。

研究证实，种间基因流是增强物种气候适应能力的重要进化机制，其通过引入新的遗传变异，可帮助物种在快速变化的环境中维持适应潜力。该研究凸显了维护迁徙通道与接触区稳定的重要性，有助于促进物种间基因交流和恢复种群适合度。同时，该研究建立的分析框架，将群体遗传学与气候脆弱性评估相结合，为其他分布受限类群的气候适应研究提供了可推广的思路与方法。

相关研究成果发表在《自然-气候变化》（Nature Climate Change）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会等的支持。

论文链接

遗传分化和种间渐渗

生态位分化和气候适应性渐渗位点

种间渐渗缓和气候变化风险

在未来条件下景观连通性将保持稳定