動物所揭示自然選擇在全球的地理分布模式

2020-12-16 光明網

種內遺傳多樣性是最基礎層次的生物多樣性，影響著群落結構、生態系統的結構和功能、以及物種適應環境變化的能力。確定地球上哪些地方遺傳多樣性高，哪些因素影響遺傳多樣性的地理分布，不僅對生態學和進化生物學研究非常有意義，而且對人類健康、動植物育種及生物多樣性保護有重要啟示。大尺度研究表明，中性或近中性基因的遺傳多樣性隨緯度增高而降低，與經典的物種多樣性緯度梯度變化規律相一致。功能基因對物種的進化和遺傳變異影響較大，然而，我們對功能基因遺傳多樣性的地理分布規律則知之甚少。

中國科學院動物研究所李義明研究組描繪了陸生哺乳動物一個多態免疫基因（MHC II DRB gene exon 2，93個物種，1515 條序列)的遺傳多樣性在全球的地理分布（圖1），並量化了物種特徵、正向選擇以及人類活動對該免疫基因遺傳多樣性的影響。研究發現，該位點的遺傳多樣性和正向選擇頻次呈現出明顯的地理緯度梯度：赤道地區的遺傳多樣性高，正向選擇頻次高，隨緯度增高，遺傳多樣性（圖2）和正向選擇的頻次均下降（圖3）。遺傳多樣性的地理分布受絕對緯度、物種的個體大小和正向選擇的影響，與絕對緯度和個體大小呈負相關，而與正向選擇的出現呈正相關。赤道地區正向選擇頻次高，進化速率快，遺傳漂變速率低，因而遺傳多樣性高。

該研究首次提出作用於高適應基因的正向選擇地理緯度變化模式，對理解自然選擇、物種特徵及遺傳漂變等因素在地理上是如何塑造遺傳多樣性的分布，具有重要意義。該研究建議，低緯度地區的遺傳多樣性應優先得到保護。

相關研究成果在線發表在Ecography上。博士生王斯琪是論文的共同第一作者，研究員李義明是論文通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金委重點基金項目和面上項目的資助。

圖1.93種哺乳動物MHC免疫基因（MHC II DRB gene exon 2）遺傳多樣性的地理分布

圖2.MHC免疫基因遺傳多樣性與絕對緯度的量化關係

圖3.作用於MHC免疫基因的正向選擇頻次與絕對緯度的量化關係

來源： 動物研究所

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