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历史标本揭开濒危轨迹之谜

来源:中国科学院动物研究所 王上毓 张德志 贺鹏 张莉莉日期:2025-10-24

近年来,全球生物多样性丧失速度不断加快,众多物种被纳入濒危名录。然而,濒危物种是否必然伴随遗传多样性下降,这一问题在保护生物学领域始终存在广泛争议。以往研究多依赖当代样本,缺乏历史遗传数据的对比,难以精准评估人类活动对物种遗传结构产生的长期影响。而标本馆或博物馆中珍藏的大量标本,恰好为获取历史遗传数据提供了宝贵资源,成为破解这一研究困境的关键。

在此背景下,中国科学院动物研究所雷富民团队联合国家动物标本资源库等国内外多家科研机构,开展了一项具有突破性的研究。

在本次研究中,科研团队从头组装了黄胸鹀与栗斑腹鹀的参考基因组,随后对29份黄胸鹀样本(其中包含1930–1950年代的16份历史标本)和18份栗斑腹鹀样本(包含1950–1960年代的4份历史标本)进行了全基因组重测序,并结合6种无危近缘鹀类作为对照(图1)。研究结果令人意外:尽管两种鹀类在过去几十年中种群数量下降幅度超过90%,但与无危近缘种相比,它们的遗传多样性仍保持较高水平。无论按照“十年采样时间分组”还是“历史/现代分组”进行分析,均未检测到遗传多样性下降(图2)。这一发现打破了“种群下降必然导致遗传多样性丧失”的传统认知,并根据研究结果对近交衰退风险、种群历史追溯及监测提出了建议。(全文链接:https://doi.org/10.1186/s12915-025-02393-7

图1. 生态照片与采样点分布图。a 黄胸鹀(由杨兴斌拍摄)。b 栗斑腹鹀(由王海涛拍摄)。c 黄色区域代表黄胸鹀分布,棕色区域代表栗斑腹鹀分布。手绘图示展示了两只雄性个体形态,每种图形代表一个采样点,不同图形对应不同采样时期的群体。分布范围通过渐变色带标定。

图2. 遗传多样性分析。a 基于Wilcoxon秩和检验的鹀属八个物种杂合度比较(黄胸鹀与栗斑腹鹀仅纳入现代样本)。b 黄胸鹀与栗斑腹鹀历史个体与现代个体杂合度对比。

国家动物标本资源库作为我国重要的动物标本收藏平台,为此次研究提供了丰富且珍贵的历史标本,包括16号黄胸鹀和3号栗斑腹鹀,共19号,占全部研究样本的95%,有力支撑了科研团队对黄胸鹀(Emberiza aureola,极危)和栗斑腹鹀(E. jankowskii,濒危)遗传特征的深入探究。

当下,标本馆馆历史标本已经成为遗传多样性研究的重要资源,主要表现在以下几个方面:

标本馆标本是获取历史基因组信息的核心载体

要探究物种种群变化对遗传多样性的影响,获取不同历史时期的基因组信息至关重要。而标本馆或博物馆的标本正是承载历史遗传数据的“活化石”。来自标本馆的历史标本跨越了数十年的时间维度,为科研人员提供了珍贵的历史遗传数据,使得对比研究种群急剧下降前后的遗传特征成为可能。若没有这些馆藏标本,研究团队将无法获取关键的历史数据,也就难以全面、准确地分析物种遗传多样性的变化趋势。

历史数据助力风险评估和长期监测建议

依赖于标本馆历史标本所提供的历史遗传数据。通过将现代样本与历史标本的遗传数据进行对比,科研人员能清晰地发现物种近交水平的变化趋势,准确评估物种面临的潜在遗传危机,为后续制定针对性的保护措施提供科学依据。

历史追溯揭开濒危轨迹之谜

借助珍贵的历史标本数据,科研人员才能准确追溯物种的种群历史,深入分析它们面临的生存压力。如本次研究明确栗斑腹鹀面临的遗传侵蚀风险更高、生存压力更持久,进而提出需对其采取更紧迫保护干预的建议。同时为警惕“遗传时滞效应”,对物种建立长期基因组监测体系,及时捕捉未来遗传多样性丢失信号,仍需依托标本馆标本所提供的历史数据作为重要参照,以确保监测结果的准确性和科学性。这一重要研究再次凸显“博物馆组学(Museomics)”在解析物种衰退机制中的关键作用。

国家动物标本资源库作为重要的标本收藏与资源共享平台,在此次研究中为科研团队提供了不可或缺的标本支持,有力推动了研究的顺利开展。在未来的科研与保护工作中,国家动物标本资源库将依托丰富的馆藏、专业的管理以及高效的资源共享机制,继续发挥重要作用,与科研团队携手,借助博物馆组学等先进技术,为破解更多生物多样性保护难题贡献力量,守护地球生命的多样性。