基因组学和群体遗传学方法描绘出熊猫完整的演化史轮廓 _中国

由中国科学院动物研究所、深圳华大基因研究院等单位合作完成的熊猫种群演化史及适应性相关成果在《自然・遗传学》（Nature Genetics）上在线发表。该研究通过基因组学和群体遗传学方法描绘出了熊猫完整的演化史轮廓，并指出人类活动是造成熊猫濒危的主要因素，同时也为其他濒危动物建立了一种较好的评价和保护方法。
据介绍，熊猫演化的谱系历史可以追溯到800万年前，在过去的数百万年间，熊猫曾经一度繁盛，而如今仅存的一个种属――大熊猫也濒临灭绝。现在熊猫是中国特有的物种，全世界野生大熊猫现存大约1,600只。最近调查显示，大熊猫仅分布在中国西部地区的六个山系：秦岭、岷山、邛崃山、大相岭、小相岭和凉山。虽然当前普遍认为气候变化和人类活动给熊猫种群数量的波动造成影响，但这两个因素是如何作用于其种群的，尚且不知。
在本项研究中，科研人员依据基因组信息确定这六个山系熊猫可划分为秦岭、岷山、邛崃山-大小相岭-凉山三个遗传系，通过构建大熊猫从起源到如今的演化历史，揭示出其间所经历的两次种群扩张、两次瓶颈和两次种群分化现象。此外，研究表明全球气候变化可能导致大熊猫的种群波动，但近期的人类活动则是导致熊猫种群分化和数量的严重下降的主要因素。
研究发现，大约在300万年前，原始大熊猫的食谱结构从肉食发展为以竹为食，“侏儒型”大熊猫出现。当时温热潮湿的环境适合竹林的生长，从而促使大熊猫种群出现了第一次扩张。大约在70万年前，大熊猫种群数量开始下降，到30万年前左右，出现了第一次瓶颈。这是因为在此期间，中国出现了两次巨大的更新世冰川作用，即聂聂雄拉冰期和倒数第二次冰期，寒冷的气候变化导致体型庞大的巴氏大熊猫替代了“侏儒型”大熊猫。在倒数第二次冰期之后，大熊猫的种群数量又出现了第二次扩张，并且在5万年前到3万年前达到顶峰，其间大湖期温热的气候可能对大熊猫的繁盛起到很大作用，而这一时期高山针叶林是适宜熊猫栖息的环境。在末次冰期最盛期（LGM），由于严重的高山冰川作用，气候寒冷，黄土沉积，导致大量的熊猫栖息地丧失，从而给其种群造成了第二次瓶颈。
对较近时代的研究发现，大约在30万年前，熊猫种群分化成为秦岭和非秦岭两支，这可能与倒数第二次冰期的开始有关。而模拟结果显示，在4万年前左右，非秦岭种群扩张了三倍，而秦岭种群则下降了80% 。其后，非秦岭种群数量逐渐减少，而秦岭种群则渐趋稳定。大约在2800年前，非秦岭种群分化成两个分支，即岷山熊猫和邛崃山-大小相岭-凉山熊猫，形成了如当前稳定的三个遗传系。
在对秦岭熊猫的进一步分析中，相比于自然环境，研究人员指出人类活动对其造成的影响更为严重。在我国从春秋时期的农业变革和林地开垦，到汉唐时期的砍伐森林修建宫室和以熊猫为娱乐及外交策略，无不对其生境和种群造成严重影响。对于非秦岭种群，由于地理隔离和局部森林砍伐，大致在2800年前，岷山熊猫和邛崃山-大小相岭-凉山熊猫因岷江分隔而形成两个分支。在古蜀国人民从熊猫栖息地迁往低地生活后，该地区的人类活动减少，使其数量有了一定程度的增长。
此外，研究人员在对熊猫适应性的研究中发现，秦岭熊猫和非秦岭熊猫分别经历了定向选择和平衡选择。比如，相比于非秦岭熊猫，秦岭熊猫感受苦味的味觉基因Tas2r49受到定向选择，从而倾向于食用更多的竹叶，而竹叶比竹子其他部分含有更多的生物碱；同样，其嗅觉受体也表现为类似的正向选择。而在非秦岭种群中，则很少发生这种定向选择，这表明在岷山和邛崃-大小相岭-凉山熊猫之间存在更少的选择过程，这与其较低的种间异质性和遗传差异是一致的。
尽管熊猫种群的遗传多样性将有助于增加对其保护的机会，但是人类活动对其造成地理隔离，形成很多独立的小种群，如小相岭大熊猫，使其长期处于更为危险的境地。对于这些小种群，可通过野外捕获迁移和人工杂交的方法可能有助于其基因漂流，从而会促进其种群的繁衍及多样性的保持。
华大基因该项目负责人赵山岑表示：“早在800万年前大熊猫就已经出现了，曾经在秦代之前还一度繁盛，而如今却已濒临灭。我们采用基因组学和群体遗传学的方法，结合诸多古生物学及历史学证据，描绘了熊猫受自然环境和人类活动影响的演化历史，熊猫在当前几个山系的种群结构以及在此过程中的不同适应性策略，为熊猫保护提供一定方向，为其他濒危动物的评价与保护提供方法。”
【基因组学和群体遗传学方法描绘出熊猫完整的演化史轮廓】
中广网深圳12月17日消息（采访人员郑柱子通讯员张钫、刘佳）