世界范围内的入侵事件导致了全新世的生物同质化，给生物多样性的保护带来了重大挑战。在缺乏天敌和竞争者的条件下，入侵物种可以占据空缺的生态位，取代本地物种，并迅速建群和传播。人类活动和气候变化导致的生物迁徙加剧了这一过程。迁徙过程导致栖息环境多样化，加速了物种间的遗传分化。同时，杂交造成的适应性渐渗在促进物种入侵的过程中也起到了关键作用。因此，研究物种之间的遗传分化和基因流有助于理解入侵物种的快速入侵机制，也可以为入侵物种的早期监测和防控提供理论基础。
大鼠属（Rattus），作为物种数最多的啮齿类动物属级分类阶元，包含71个现存物种，是哺乳动物近期快速谱系多样化的研究热点。然而，尽管属内物种众多，它们之间的形态差异却相对有限，这给物种鉴定和分化研究带来了挑战。同时，大鼠属中还包括了如褐家鼠（R. norvegicus）、黑家鼠（R. rattus）和黄胸鼠（R. tanezumi）等具有高入侵能力的物种，这些物种的全球扩散对生物多样性构成了严重威胁。因此，大鼠属为研究入侵物种的基因组分化和基因流提供了一个很好的模型。目前，已有研究基于cytb序列对中国的大鼠属物种的发生情况进行了探讨，也有研究从基因组层面探讨了大鼠属关键入侵物种的起源和种群历史。然而，迄今为止仍缺乏对中国及邻近地区分布的大鼠属入侵性物种和本地特有种更全面的取样来探讨种间基因组分化和基因流。
近日，Journal of Systematics and Evolution在线发表了中国科学院动物研究所葛德燕研究员团队题为“Genomic differentiation and gene flow among Rattus species distributed in China and adjacent regions”的研究成果(https://doi.org/10.1111/jse.13123)。该团队成员通过整合形态学和全基因组数据对中国及邻近地区的大鼠属物种进行了系统的分析。利用组装的线粒体基因组和高质量的单核苷酸多态性（SNPs）对其形态分化、基因组分化和基因流进行了深入研究。研究探讨了形态分化上有限的大鼠属物种之间的基因组分化程度及其对快速谱系分化的潜在贡献。此外，还阐明了中国及其邻近地区广布的入侵性大鼠属物种与本地特有种之间基因流的发生情况。
图1. 研究中选取大鼠属物种的样本地理分布。褐家鼠从华北到华南以及与其邻近的俄罗斯地区都有取样，代表了广泛的地理分布范围的多样性。其他物种取样于其自然栖息地。
研究结果显示，尽管大鼠属物种在形态上相似，但它们在基因组水平上存在显著的遗传分化。特别值得注意的是，在大足鼠（R. nitidus）、褐家鼠和黄胸鼠等物种中观察到了明显的种内分化现象，这可能与它们栖息地的异质性和地理隔离密切相关（图2）。
图2. 物种间的遗传结构分析表明大鼠属物种间存在显著的基因组水平的遗传分化
更为重要的是，该研究还检测到了大鼠属物种间显著的基因流信号。特别是在入侵能力较强的褐家鼠和黄胸鼠之间，强烈的基因流信号表明它们之间经常发生杂交。这种杂交现象可能有助于这些物种在向新领地扩张的过程中获得适应当地的基因型，进而获得新的环境适应能力（图3）。
图3. Dsuite 和 TreeMix 分析表明不同大鼠属物种之间存在大量基因流信号，尤其是在褐家鼠与黄胸鼠之间。
此项研究的创新之处不仅在于对中国及邻近地区的大鼠属主要物种进行了全基因组层面的分析，还在于揭示了这些物种间显著的基因流。这些发现不仅有助于更深入地理解大鼠属的物种分化和入侵机制，也为未来的生物多样性保护和入侵物种管理提供了重要的科学依据。主要结论如下：1. 尽管Rattus物种在形态上相似，但在基因组水平上存在显著的遗传分化。2. 在 R. nitidus、R. norvegicus和 R. tanezumi 中观察到种内分化，可能是由于栖息地异质性和地理隔离造成的。3. 检测到不同 Rattus 物种之间存在大量的基因渗透，特别是在入侵性物种 R. norvegicus 和 R. tanezumi 之间较为显著。这可能有助于 Rattus 物种在进入新领地时获得新的环境适应性。
研究团队介绍：中国科学院动物研究所葛德燕研究员团队主要聚焦哺乳动物的分类学与进化研究。在分类学研究方面重点关注本底资源考察、关键疫源动物的分类与分布、动物志编研和修订、多样性起源与变迁等；在进化理论研究方面基于多组学数据、三维重建、化石和现生种分布和环境大数据重点探讨物种分化与灭绝机制、关键性状的进化规律和遗传机制以及关键类群进化动态与环境响应，取得了一系列研究成果。
中国科学院大学硕士研究生刘宁为论文第一作者，中国科学院动物研究所葛德燕研究员和俄罗斯科学院动物研究所Alexei Abramov研究员为论文共同通讯作者。该研究得到了广东省重点研发计划、西藏重点地区野生动物资源调查、第二次青藏高原科学考察和研究计划、国家自然科学基金以及俄罗斯联邦科学和高等教育部等项目的资助。
责编：王率真
Journal of Systematics and Evolution (JSE)是以分类、系统发育和进化为核心内容，以描述和理解生物多样性为服务目标的多学科综合性国际学术期刊，主要发表系统与进化生物学领域的研究成果。JSE是中国科学院期刊分区表生物学大类1区期刊，中国科技期刊国际影响力提升计划项目（2013–2018）和中国科技期刊卓越行动计划项目（2019–2023）支持期刊。最新JCR影响因子3.4，排名60/265，位于Q1区。获第三届、第四届中国科协优秀科技论文奖。2023年连续第十二年荣获“中国最具国际影响力学术期刊”奖。
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