中国海洋大学在印度洋深海热液鳞足螺种群扩散研究中取得新进展

 近日，中国海洋大学海洋生物多样性与进化研究所孙进教授团队联合国内外多家团队在Current Biology（《当代生物学》）杂志发表题为“Dispersal and isolation of the scaly-foot snail across abyssal insular habitats and through time”（源远流长：深海热液鳞足螺跨越印度洋洋脊的种群连通性与保护启示）的研究论文，并被选为当期封面。

深海热液区被誉为海底的“生命绿洲”，孕育了以化能合成为基础的独特生态系统。然而，在广袤黑暗的深海环境中，这些相距数百公里、零散分布的“孤岛”之间的生物是如何跨越重重障碍进行扩散与交流的，始终是生物学与海洋科学研究的核心问题。鳞足螺（Chrysomallon squamiferum）是印度洋热液区的典型物种，其分布跨越印度洋三条洋中脊，沿洋中脊的分布距离超过6300公里，因此是研究深海生物连通性的理想生物。鳞足螺腹足覆盖着鳞片，且鳞片上常覆有黄铁矿与硫复铁矿，因而被形象地称为“深海钢铁侠”。鳞足螺于2019年被国际自然保护联盟（IUCN）列为“濒危”物种，因此，在当前深海采矿的背景下，对其遗传多样性及种群连通性的调查具有重要意义。

图1 鳞足螺在印度洋深海热液区的分布

图2 采用群体遗传学手段推演鳞足螺种群遗传结构、历史与当代基因流以及种群历史动态

图3 深海洋流驱动与“幽灵种群”介导下的鳞足螺跨洋脊扩散模式示意图

为解开这一深海生物迁徙扩散之谜，中国海洋大学孙进教授团队联合韩国、日本多方研究机构，开展了该物种的种群基因组学研究。样品采集自2013—2023年间的17个科考航次，涵盖印度洋全域8个热液区的125只鳞足螺（图1），并进行了全基因组重测序分析。研究共识别出5个鳞足螺遗传种群，并重建了其种群历史。研究表明，现存鳞足螺种群起源于西南印度洋脊南端，由最南端的龙旂-断桥（Longqi-Duanqiao）热液区沿洋中脊向北扩散，历经大约24万年，最终扩散至卡尔斯伯格洋脊最北端的卧蚕（Wocan）热液区（图2）。结合物理海洋学粒子模型，研究揭示了深层洋流是驱动其基因流的主要动力，基因流呈现双向非对称模式，其中“自南向北”的基因流强度高于反向流动，而洋中脊上的转换断层则构成了限制鳞足螺幼虫扩散的天然地理屏障。种群历史研究还揭示了那些历史上曾存在但现已灭绝或尚未被发现的“幽灵种群”（Ghost populations），在鳞足螺长距离跨洋脊扩散过程中发挥了不可或缺的‘踏脚石’作用”（图3）。

本研究揭示了地质背景、深海洋流循环与生物生活史特征如何共同塑造深海生物的地理格局，凸显了鳞足螺作为深海保护指示性物种的重要地位。在当前深海采矿日益临近的背景下，该成果为生物多样性保护提供了重要的科学依据。研究特别指出，作为源头种群的龙旂-断桥种群，以及处于扩散末端、遗传多样性低且高度近交的卧蚕种群，应作为未来深海保护区规划中的优先保护对象。

图4 论文当选杂志该期封面文章

中国海洋大学孙进教授，韩国梨花女子大学Yong-Jin Won教授，香港科技大学钱培元教授、JAMSTEC Chong Chen博士和王岩教授为共同通讯作者。中国海洋大学博士研究生陈夕，韩国梨花女子大学博士研究生Siyeong Jun，日本海洋科学技术研究开发机构（JAMSTEC）Chong Chen博士，香港科技大学Ran Liu、徐婷博士及中国海洋大学张弘引为该论文的共同第一作者。研究工作获国家自然科学基金面上项目、崂山实验室科技创新项目、山东省自然科学基金、南方海洋科学与工程广东省实验室（广州）首席研究员项目、韩国海洋水产部资助的“印度洋脊海底热液喷口深海生物圈研究”、韩国国家研究基金会（NRF）基础科学研究项目以及香港特别行政区政府一般研究基金的资助。本研究亦得到联合国海洋十年计划“Digital DEPTH”的支持。

文：张川 

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960982226000722