中科院昆明動物所揭示蛙超科起源及擴散進程

2021-01-15 央廣網

央廣網昆明10月30日消息(記者李健飛)兩棲類作為重要的陸生脊椎動物代表類群,由於其獨特的生理特性,以及較弱的遷移能力,長期以來是進行生物地理學研究的理想對象。通過長期的研究積累和廣泛的國際合作,中國科學院昆明動物研究所車靜團隊與合作者收集了各大陸蛙超科主要代表類群物種,基於探針雜交富集(Hybrid enrichment)的高通量測序方法,最終獲得了376個核基因序列,以此構建了21個科的系統發育關係,重建了該類群在全球尺度的時空演化樹。實驗結果揭示,蛙超科起源於非洲,在75.6–72.8 Ma左右通過印度板塊擴散到了亞洲,隨後(約62.4–47.2 Ma)經歷了一次從亞洲通過印度板塊至馬達加斯加的擴散事件,演化出了現今馬達加斯加主要的樹棲型蛙類(曼蛙科Mantellidae)。因此,中生代晚期印度板塊從岡瓦納古陸分離後,在亞洲、非洲和馬達加斯加之間充當著「腳踏板」的角色,促進了各大陸間生物的擴散與交流,推翻了傳統觀點認為的印度板塊在向北漂移過程中只扮演著一個孤立的「方舟」角色的假說。

生物的地理分布與地球演化歷史緊密相關。在現代生物地理學研究中,通過生物的演化歷史可以推測地球的演化過程,並對已有地質假說進行驗證,甚至提出新的地球演化假說。岡瓦納古陸的解體以及後期各大陸之間的重組如何影響生物的遷移和擴散,如何重塑當今物種全球的地理分布格局,是地質學家和生物學家長期關注的科學問題。從白堊紀末期至第三紀時期,岡瓦納古陸解體後形成的印度板塊和南極-澳大利亞-紐幾內亞板塊對生物在岡瓦納古陸和勞亞古陸間的交流起到了關鍵性作用,但是這兩個板塊的地理位置長期存在爭議。例如,傳統的觀點認為,分離後的印度板塊在印度洋中充當著一個完全隔離的「方舟」角色(isolated biotic ferry)(約88-55 Ma),它攜帶著岡瓦納古陸的生物類群在第三紀早期到達亞洲。目前絕大多數的生物地理學研究是基於這個假說開展的。然而,對於岡瓦納古陸解體後,印度板塊和南極-澳大利亞-紐幾內亞板塊漂移的確切路線,以及它們與其鄰近的大陸間是否存在陸橋以供生物的交流擴散仍然存在爭議。

從生物角度研究上述問題十分困難,主要受制於三個因素:一是需要廣泛覆蓋所有大陸的代表物種類群;二是需要通過廣泛的國際合作交流;三是需要建立可靠的物種演化關係。

此外,中科院昆明動物所等研究結果並未發現馬達加斯加與南極-澳大利亞-紐幾內亞板塊之間存在著生物交流,澳大利亞現生的蛙超科物種是在晚第三紀兩次獨立地從亞洲擴散進入澳洲的。該研究還揭示了蛙超科祖先物種到達亞洲後,分別有三次獨立地從亞洲擴散至非洲的遷移事件,均發生在北非主要沙漠形成之前。

綜上所述,該研究揭示了岡瓦納古陸解體後,印度板塊在向北遷移過程中,為陸生生物的遷移和擴散提供了重要的腳踏板,為地球的地質演化歷史,尤其是印度板塊的演化研究提供了一個生物學證據。

研究成果以Natatanuran frogs used the Indian Plate to step-stone disperse and radiate across the Indian Ocean 為題,在線發表在《國家科學評論》上。西南林業大學副教授袁智勇和昆明動物所博士研究生張寶林為文章的共同第一作者,昆明動物所研究員車靜為通訊作者。

該研究得到中科院戰略性先導科技專項A(XDA20050201)、中國國家自然科學基金(31672268,31622052)、中科院國際合作夥伴計劃(152453KYSB20170033)、美國國家科學基金(BIO-DEB 1021247; BIO-DEB 135500; BIO-DEB 1021299; BIO-DEB 1120516)、中科院東南亞生物多樣性研究中心、中-非聯合研究中心、青年創新促進會、遺傳資源與進化國家重點實驗室等的支持。

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