The Genomic Footprints of the Fall and Recovery of the Crested Ibis

讀綜述時看到這篇熟悉的 2019 年的文獻，可以說是我的保護基因組學啟蒙之作，非常好的一篇文章。發(fā)表在 Current Biology 上，通訊作者為中國科學院昆明動物所的張國捷教授。

在保護生物學實踐中，保護措施是否對遺傳狀況起到了良好的影響呢？這就需要在保護措施實施之前與之后的遺傳數(shù)據(jù)的對比。朱鹮（Nipponia nippon）是野生動物保護實踐中非常有名的一個例子，從僅存 7 只數(shù)恢復到 >2000，保護工作成效顯著。數(shù)目得到了初步恢復的朱鹮種群，遺傳狀況是否也得到了恢復呢？研究者們對朱鹮的歷史樣本以及現(xiàn)生個體進行了測序，將歷史種群與現(xiàn)生種群進行了比較。研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)生群體已經(jīng)丟失了幾乎一半的祖先群體多樣性，并且有非常嚴重的突變負荷。此外，研究者們還發(fā)現(xiàn)，伴隨著近親繁殖的遺傳漂變在很大程度上清除了祖先多態(tài)性。

Figure?1.?Sampling Map and Population Structure of the Crested Ibis

ABC 圖中粉紅色表示現(xiàn)生樣本，其余為歷史標本，NW 表示中國西北，EA 表示中國東部，NE 表示東北區(qū)域；D 圖中最右側(cè)為現(xiàn)生樣本?，F(xiàn)生種群沒有明顯的群體結(jié)構(gòu)的，而歷史標本則表現(xiàn)出多樣性。

Figure?2.?Inference of Recent Population Size Tendency and Prediction of Breeding Ranges for the Crested Ibis at the Contemporary, the Last Glacial Maximum, and the Last Interglacial Periods

對這些群體的種群歷史動態(tài)進行估計（用 PopSizeABC，估計近 10000 年的變化，與 PSMC 相比更加近期），都呈下降趨勢，現(xiàn)生群體的下降趨勢最為明顯（注意時間是從右往左）。研究者們對歷史生態(tài)位進行模擬（ENMs），發(fā)現(xiàn)進入末次冰期后適合朱鹮的區(qū)域大大減小，這與進入冰期后種群數(shù)目的減小相符合。B 圖所示的當前的合適的生存區(qū)域與末次盛冰期（C 圖）基本一致，這說明?19 世紀末、20 世紀早期種群的崩潰更多的是由于人類活動的影響，這與那段時間人類活動對于棲息地的嚴重干擾是相符合的。

Figure?3.?Loss of?Genetic Diversity?and Elevated Inbreeding in the Crested Ibis

與歷史樣本相比，現(xiàn)生個體的單核苷酸多態(tài)性非常低，僅有歷史群體的大約一半。基因組上 IBD 也很多，純合區(qū)域廣，意味著近交嚴重。作者將朱鹮的近交系數(shù)與其他一些物種進行了比較，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)生群體的近交系數(shù)非常高，即使是與有效種群大小相似的其他物種相比，也是一騎絕塵。

研究者也研究了歷史群體與現(xiàn)生群體的等位基因頻率譜，其結(jié)果表明隨著有效種群大小的急劇下降、嚴重的近親繁殖，現(xiàn)生種群中積累了許多有害突變。這很可能是由于種群的下降過于迅速，凈化選擇來不及將其清除。

Figure?4.?Haplotype?Structure and Length Distribution of the Class I Region in Historical and Contemporary Groups

環(huán)形圖顯示，現(xiàn)生種群的等位基因 richness 明顯低于歷史種群?，F(xiàn)生種群中長單倍型也更多。

朱鹮的瀕危，究竟是物種本身的原因，還是人類干擾的原因呢？本研究的結(jié)果表明，末次冰期后的一萬年間，本應有種群數(shù)量的恢復，但是朱鹮種群并未能恢復。這可能是因為朱鹮本身已經(jīng)走到了物種的 dead end，同時人類活動的影響也不容忽視。

朱鹮的數(shù)目雖然上升了，但是其基因組多樣性仍然非常脆弱，很容易被病原菌、環(huán)境變化等因素影響。朱鹮的保護工作仍然任重道遠。