研究评估荒漠物种局部适应性和气候变化下的脆弱性

气候变化推动全球物种多样性和分布发生实质性变化，而荒漠生态系统被预测为最易受气候变化影响的生态系统之一。尽管一些荒漠物种已进化出复杂的遗传、生理或行为适应，但许多物种在其生理阈值附近持续生存。目前，学界对于生活在极端环境中的荒漠物种如何应对气候变化，尚不明晰。

近日，中国科学院动物研究所研究团队选择了东亚干旱半干旱地区广泛分布的小毛足鼠和内蒙古三趾跳鼠两种远缘荒漠啮齿类物种，通过整合种群遗传学和生态基因组学方法，综合评估了荒漠物种的局部适应性和气候变化下的脆弱性。此前研究表明，两种物种存在高度同域分布，在关键代谢和细胞过程中具有平行的遗传适应，但在形态、生态及行为方面表现出明显差异。这为研究趋同或趋异的气候适应，以及评估干旱半干旱生态系统中物种特异性的气候变化脆弱性提供了天然的实验系统。

研究发现，小毛足鼠和内蒙古三趾跳鼠具有相似的种群分化和种群动态历史。大兴安岭、祁连山、昆仑山等山系构成了两种物种种群间的主要地理屏障，且支系的分化主要发生在2万年至40万年前，并在末次盛冰期前后经历了种群数量下降。这强调了历史气候波动和地理障碍在塑造荒漠啮齿动物遗传多样性和进化历史方面的关键作用。基因组—气候关联分析发现，两种物种只有部分驱动气候适应的关键气候变量和气候适应基因重叠，这表明两种物种具有各自特有的气候适应模式。同时，团队也发现了两种物种中一组相同的基因ZNF175和GPR182，它们被认为是参与细胞增殖和分化等关键细胞生理过程的同源基因，并在降水梯度上表现出平行的等位基因频率变化。

团队进一步结合遗传偏移、生态位建模及景观连通性分析发现，两种物种分布在中国东北科尔沁沙地的种群，预计在气候变化下将经历降水增加、原生荒漠生境退缩的威胁，并面临较高的遗传偏移、气候生态位丧失及景观连通性下降的风险；而西部地区，如柴达木盆地和羌塘高原的种群，表现为遗传偏移较低、生态位适宜性增加等特征，其面临的风险或较低。

该研究综合提供了荒漠物种如何适应极端沙漠环境，以及在未来气候变化下或发生适应不良机制的理解。同时，考虑到东亚干旱半干旱地区对气候变化的异常敏感性，两种物种中被确定为高风险的种群和地区，或代表了更广泛且具有相似性的生态位需求的生物群落，这表明需对其进行针对性保护工作，该研究为预测全球荒漠生态系统的脆弱性和保护策略提供了研究框架。

相关研究成果发表在《全球变化生物学》（Global Change Biology）上。研究工作得到国家自然科学基金、第三次新疆综合科学考察等项目的支持。

论文链接

遗传分化和种群动态历史

气候适应性

遗传偏移和生态位适宜性变化预测