科學(xué)揭示同域物種形成的成種模式

物種形成是演化生物學(xué)研究的核心問題之一。同域物種形成（sympatric speciation）是指新物種從同一地域祖先物種中演化而來，在沒有地理隔離的情況下產(chǎn)生了生殖隔離的過程。然而，在同域物種形成的早期，物種間頻繁的基因流可以延緩甚至逆轉(zhuǎn)種群分化，因此這種物種形成模式一直備受爭議。

雖然同域物種分化具有理論的可能性，但實證案例較少。分布于青藏高原遜木措湖的兩個姐妹物種：斜口裸鯉（Gymnocypris eckloni scoliostomus）和花斑裸鯉（G. eckloni eckloni）在形態(tài)、食性、繁殖等特性上存在差異，且分化時間較短（距今約2萬年—6萬年間），是研究同域物種形成的理想模型，對同域物種形成的理論研究具有重要意義。

中國科學(xué)院水生生物研究所何舜平團(tuán)隊等基于基因組學(xué)數(shù)據(jù)，對兩種裸鯉進(jìn)行了遺傳多樣性、系統(tǒng)發(fā)育與遺傳結(jié)構(gòu)、種群動態(tài)歷史、基因流、基因組島、選擇強(qiáng)度進(jìn)行了分析，輔之以理論模擬，提出同域物種形成可能是微鄰域物種形成（micro-parapatric speciation）模式。

（A-C）同域，異域和鄰域物種形成的基因流模式；（D）兩種裸鯉魚示意圖

該研究提出物種形成的地理尺度應(yīng)基于物種形成過程中基因流來界定，比如異域物種形成中不存在基因流，同域物種形成中基因流應(yīng)暢通無阻。研究中發(fā)現(xiàn)物種間存在54個大基因組島（≥ 100 kb），其總長度約占所有基因組島總長度的89.4%。大基因組島（≥ 100 kb）的存在表明在物種形成過程中基因流受到很大的限制。這與微異域物種形成中不存在基因流模式明顯不同，但大基因組島的存在也不支持同域物種形成模式。理論和最近的實證研究表明，持續(xù)的基因流應(yīng)該會產(chǎn)生許多小到幾kb的基因組島。而這種模式與鄰域物種形成的廣泛的證據(jù)一致，即相鄰的棲息地有利于趨異選擇，同時也允許基因流動，只不過這種微鄰域物種形成模式的尺度更小。

此外，基因組島處包含了一些與嗅覺信號相關(guān)基因，在魚類的食物選擇和選型交配中可能起著重要作用。

選擇性消除分析

該研究工作得到了Norman A. Johnson (University of Massachusetts- Amherst) 的點(diǎn)評：“Likely, most cases of non-allopatric speciation will not be at the other extreme of true sympatry.”

該研究工作以“Sympatric or micro-allopatric speciation in a glacial lake? Genomic islands support neither”為題，在線發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊National Science Review（文章鏈接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwac291）。

水生所博士生孫寧，楊連東青年研究員，西北高原生物研究所副研究員田菲，水生所曾宏輝高級工程師為論文的共同第一作者。中山大學(xué)何子文副教授，西北高原生物研究所趙凱研究員，陳宜瑜院士，水生所何舜平研究員為通訊作者。

該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金重大研究計劃、中科院先導(dǎo)專項B、國家自然科學(xué)基金面上基金等項目的資助和支持。