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研究人員提出全新的物種形成理論模型——“合分合”循環(huán)。
物種的形成機制是進化生物學(xué)的核心問題，也是生物多樣性形成的原始動力。在國家自然科學(xué)基金重大研究計劃“微進化過程的多基因作用機制”的支持下，中山大學(xué)教授施蘇華帶領(lǐng)團隊對全球多種紅樹植物進行了基因組學(xué)和種群遺傳學(xué)研究，提出了全新的物種形成理論模型——“合分合”循環(huán)，成功解釋了全球生物多樣性熱點區(qū)域的物種形成機制。
過去70年間，新達爾文主義學(xué)者倡導(dǎo)的“群體間地理隔離機制”是有關(guān)物種演化機制的“金標(biāo)準(zhǔn)”。地理隔離是指由于高山、海洋和沙漠等地理障礙而使兩個或幾個群體之間不易交配成功的隔離機制，科學(xué)界普遍認為這是形成物種的第一步。但是，這一模型無法解釋生物多樣性的起源，對生物種群之間的基因交流模式及作用也未給出明確答案。
對此，研究團隊利用基因組、地理數(shù)據(jù)和計算機模擬方法，對全球多種紅樹植物的種群遺傳結(jié)構(gòu)和區(qū)系地理格局展開了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)紅樹植物物種形成的關(guān)鍵正是不同種群之間的間斷性基因流，這些間斷性的基因流由海平面高度的周期性變化所導(dǎo)致。他們發(fā)現(xiàn)了基因流可以持續(xù)存在于物種形成過程的基因組證據(jù)，從根本上修正了傳統(tǒng)的“物種形成需要地理隔離才能完成”的生物學(xué)物種概念?；谠诩t樹植物中的豐富實證證據(jù)，科研人員提出了“合分合”物種形成新模型，即生物物種經(jīng)地理隔離和遺傳混合的交替循環(huán)而分化為多個物種。
科研人員進一步對數(shù)十種紅樹植物基因組序列從頭測序、分析后發(fā)現(xiàn)，在過去10萬年里，紅樹的有效群體數(shù)量伴隨著海平面變化急速降低，至今仍處于極低的水平。并且，不同紅樹物種死亡率的差異較大，且和各物種遺傳多樣性存在顯著負相關(guān)。這從遺傳機制上揭示了現(xiàn)存紅樹林生態(tài)系統(tǒng)在海平面快速上升背景下的脆弱性。紅樹林作為海陸交界處的重要濕地生態(tài)系統(tǒng)，在消風(fēng)減浪、促淤造陸、固碳和支持海岸帶生物食物網(wǎng)等方面起著基礎(chǔ)性作用。準(zhǔn)確評估其演變機制事關(guān)海洋生物多樣性濕地生態(tài)區(qū)域建設(shè)。
該成果發(fā)表后，在國內(nèi)外學(xué)界引起廣泛關(guān)注，國外同行稱贊“合分合”理論是“對演化生物學(xué)理論的全新重要貢獻”，為解釋全球各物種多樣性熱點的形成機制提供了全新觀點，除解釋印度—西太平洋地區(qū)紅樹物種形成機制外，還解決了長期以來關(guān)于正確理解物種形成過程中基因流作用的問題。針對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)，這些研究闡明了全球氣候變化下紅樹植物遺傳多樣性演化的規(guī)律及其受脅迫的內(nèi)在機制，為制定保護策略提供了基礎(chǔ)。（甘曉 蔣程）
《中國科學(xué)報》 (2021-03-29 第4版 自然科學(xué)基金)關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
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