天下鼠事:一部史诗级的鼢鼠分家史

作者: 赵序茅、雷可欣

来源: 返朴

发布日期: 2022-06-04 07:57:30

本文详细介绍了鼢鼠家族的演化历史,通过基因组分析揭示了中国境内鼢鼠的系统发育和成种动力,展现了鼢鼠家族随着环境变迁不断求得生存的史诗级家族分离史。

天下大势,分久必合,合久必分。在生物分类学上,分久不一定合,但合久必定分。在中国的哺乳动物中,啮齿类动物可谓是其中的“大族”,它们纵横于“山水林田湖草沙”,足迹涵盖中国大多数生态环境。在啮齿类动物中,鼹形鼠科比较神秘,它们长期生活在地下,堪比动物武林中的“古墓派”。

鼢鼠亚科下又可以分为凸颅鼢鼠属、平颅鼢鼠属,其中凸颅鼢鼠属有6个物种仅分布在我国,属于中国特有种,包括中华鼢鼠、甘肃鼢鼠、罗氏鼢鼠、秦岭鼢鼠、高原鼢鼠、斯氏鼢鼠;平颅鼢鼠属中有两个物种分布在我国——东北鼢鼠和草原鼢鼠。这些鼠辈“派系林立”,种类复杂,曾经一度使分类学家感到苦恼:它们之间究竟是什么关系,又是如何演化而来?

2022年5月6日,由兰州大学牵头、联合中国科学院西北高原生物研究所和以色列海法大学等在国际著名期刊PNAS(美国科学院院刊)在线发表了题为“Genomic insights into zokors’ phylogeny and speciation”(通过基因组学揭示中国境内鼢鼠的系统发育和成种动力)的研究成果,终于解决了天下鼠事之鼢鼠“分家”。

科学家们现在在研究此类问题时,往往会利用分子生物学技术来建立生物的系统发生树(进化树)。系统发生树依据的是物种的遗传突变速率。所有物种时刻都在发生遗传突变,其突变速率大致是相同的,在某一个进化支上积累的突变数量和它演化出来的时间成正比,这就好比我们曾经做过的物理题目,已知一辆车的行驶速度,和它已经行驶的距离,求它的行驶时间。这样就可以计算出每一个物种演化出来的时间,从而建立起系统发生树来。

这种技术可以追溯数百万年乃至数亿年来生物演化的历程。

根据基因组分析,我们得以知晓鼠类的家族演化史:鼹形鼠科中最开始上演的是鼢鼠亚科、竹鼠亚科、鼹形鼠亚科三亚科分科,史称鼹形鼠科中“三家分晋”。2890万年前,鼹形鼠亚科开始从鼹形鼠科中分化出来,紧接着200万年后,鼢鼠亚科与竹鼠亚科完成分化。至此,三亚科完成了分化。

360万年前,随着青藏高原的隆起,凸颅鼢鼠属的一支开启了由平原到高原的生活模式,另一支依旧生活在低海拔地区。海拔的分割使得不同种群失去了交流融合的机会,进而形成生殖隔离。随青藏高原隆起的一支慢慢适应了高原的生活,高原环境带来的是基因组层面的变化,于是在322万年前,随青藏高原隆起的凸颅鼢鼠一支独立成了一个新种——高原鼢鼠。

距今78-50万年前,世界进入一个新的冰期,北方由于纬度高,气候更加寒冷,于是出现食物短缺现象。为了获取更好的食物资源和更温暖的生存环境,高原鼢鼠家族的一支开始向秦淮以南迁徙。在南迁的途中,由于环境的变化,它们的遗传物质再次发生改变,于75万年前诞生了斯氏鼢鼠。

那些没有随着青藏高原隆起的鼢鼠的一支在240万年前形成了中华鼢鼠。160万年前的黄土高原发生了巨大的变化,C4植物(碳四植物,植物按光合作用形成的有机物类型主要分为C4植物和C3植物两大类,C4植物光合作用效率更高一些)开始扩展。C4植物是鼢鼠赖以生存的食物。于是乎,一部分鼢鼠为获取食物,开启了新一轮“背井离乡”,它们从秦岭地区向北部黄土高原扩张,在146万年前分化产生甘肃鼢鼠。

至此,整个鼢鼠家族完成了分化。对我们人类来说,不过是多了几个物种,对于鼢鼠而言这是一部随着环境变迁不断求得生存的史诗级家族分离史。

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