长江江豚的“独立宣言”—新闻—科学网

 
作者:袁一雪 来源:中国科学报 发布时间:2018/4/27 7:44:21
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长江江豚的“独立宣言”


 

■本报记者 袁一雪

一直以来,长江江豚与东亚江豚一直被学术界认作是窄脊江豚的两个亚种。4月11日,《自然》杂志子刊《自然通讯》正式发表了南京师范大学生命科学院教授杨光团队的研究成果。该团队通过大样本全基因组测序,发现了长江江豚与海洋江豚之间存在着显著而稳定的遗传分化,已形成独立的进化支系。

这一证据直接证明了长江江豚不再是窄脊江豚的亚种,而是一个独立物种。这也让世界鲸豚类物种从89种增加到了90种。

全基因组测序

证明长江江豚是独立物种的论文花费了杨光及其研究团队三年的时间,而这项研究开始时间更早。因为江豚属于哺乳动物,基因数量庞大,所以测序工作并不容易。杨光在接受《中国科学报》记者采访时介绍说,江豚的每一个核苷酸都包含了109量级的数据。作为一个个体,如此量级基因数量已经相当庞大,再加上他们选取了48个江豚作为样本,所以计算、分析更花费时间。

功夫不负有心人,杨光研究团队结合最新的生物信息学的手段和大数据等分析方式,从海量数据中找到了长江江豚与东亚江豚分化的证据。他们研究发现,一些与水盐代谢和渗透调节相关的基因在长江江豚中出现了显著的正选择,提示江豚为了适应与海洋高盐环境完全不同的淡水低渗环境,已经出现了适应性进化,从而更好地在淡水环境下维持体内的水盐平衡。而这种显著的遗传分化与适应性进化,表示它们之间缺乏基因交流而出现了生殖隔离。

“生殖隔离是生物学上判断物种分类的重要证据。而且,我们是从生态学和形态学基因组的证据进行推导,而非单方面的揭示。”杨光强调。

这一发现颇受江豚研究领域专家的重视。上海海洋大学水产与生命学院教授唐文乔也比较认可杨光的研究结果:“鉴于长江江豚和东亚江豚在外形和生活习性本身就存在差异,这次又发现了显著而稳定的遗传分化,我认为能够支撑长江江豚是独立物种的判断。”

曾经的“亲兄弟”

在杨光给出明确的基因证据之前,江豚分类一直备受争议。因为受技术手段所限,导致所获得的样品量少,以至于人们对江豚的分类和描述非常混乱。学术界传统的观点认为,江豚属只有一个物种,即江豚(Neophocaena phocaenoides),该物种包括了3个亚种:分布于台湾海峡以南的印度洋—太平洋沿岸水域的印太江豚;分布于台湾海峡以北的东海、黄海、渤海、朝鲜半岛直到日本本州岛区域的东亚江豚;分布于长江中下游的长江江豚。

后来,科学家们通过运用形态分类学和分子遗传学等手段结合分析,进一步确认印度洋—太平洋沿岸水域的江豚为一个独立物种,即印太江豚或宽脊江豚,台湾海峡以北水域的江豚归属于另外一个物种窄脊江豚,后者包括东亚江豚和长江江豚两个亚种。因为从外观看,印太江豚与窄脊江豚最直观的差别就是脊背宽窄和疣粒数量。前者背部的脊粒可以达到10行以上,宽80~120毫米;而后者窄脊江豚的脊粒带则较窄,宽2~20毫米。

而且,尽管长江江豚与东亚江豚同属窄脊江豚,但两者之间存在明显差异:长江江豚生活在长江淡水区域,东亚江豚则生活在海洋的咸水区域。但是由于江豚分布广、活动范围大、数量少等原因,研究人员难以通过野外生态学监测来确认海洋江豚与长江江豚之间是否存在种群迁移,因而对于两者是否存在基因交流,一直没有答案。

杨光所在的实验室,早在30多年前就开始关注长江江豚与东亚江豚的关系问题,只是受限于传统分析技术的局限性,获得的信息有限。近年来,随着生命科学技术的发展,特别是分子生物学和基因组学时代的到来,才找到了解决上述难题的新的突破口。

这次的基因组研究不仅给出了长江江豚与东亚江豚属于不同物种的答案,还揭示了两种江豚之间的分化时间。“长江江豚与东亚江豚的分化大约出现在5万年前,它们最终在距今大约5000年前完成分化。因为完成分化时间较短,所以导致两者的外表形态差异不大。而且,这一分化与我国古地质和古气候的变化相吻合。”杨光介绍说。

在距今约7万年前,地球进入末次冰期,并一直持续到距今约1万年前。在这期间,地球曾出现几次冰川的前进及消退的反复变化,即冰期与间冰期的不断更迭。“间冰期时,冰雪消融,海水与江水贯通,让一些生活在海洋中的江豚游入长江。而随着冰期的到来,冰川增厚,江水与海水再次分割。这让之前进入长江的江豚无法回到海洋,而留在了江内,并逐渐适应淡水的特性。”杨光表示。当然,这样的演化并非一蹴而就,而是末次冰期气候反复作用的结果。

福祸相依

长江江豚被认定为新的独立物种后,其拉丁学名也由“Neophocaena asiaeorientalis asiaeorientalis”修改为“Neophocaena asiaeorientalis”,而东亚江豚也有了新的拉丁学名Neophocaena sunameri。

而且,对于长江江豚产生影响的不仅是名字的改变。一直以来,江豚被划归在世界自然保护联盟(IUCN)红色名录中,不过不同亚种有所区别。其中,东亚江豚和印太江豚都属于易危(VU)级别,只有长江江豚属于极危(CR)级别,因为当前长江流域的江豚种群数量可能已不足千头。

“确立长江江豚为独立物种后,从生物学角度看对其保护产生了更大的困难。如果是一个亚种,可以与另一亚种——东亚江豚进行配育。如果是不同的物种,一般就难于进行配育,产生正常的后代了。另外,目前江豚被列为国家二级保护动物,确定为独立物种后,可以很明确地将长江江豚升格为一级保护动物,以加强保护力度。”唐文乔解释说。

现在,农业部十分重视长江江豚的保护,目前已建立起8处就地自然保护区、3处自然迁地保护区、1处半自然迁地保护区和3个繁育保护群体。只是目前所取得的保护成效并未从根本上扭转长江江豚种群数量的持续下降趋势。“鉴于人类活动导致的长江生境恶化、饵料资源衰退等胁迫因素难于立刻改善,现阶段扩大迁地保护是挽救长江江豚最直接有效的措施。”唐文乔说。


 

《中国科学报》 (2018-04-27 第4版 自然)
 
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