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長江江豚的“獨立宣言”
■本報記者 袁一雪
一直以來，長江江豚與東亞江豚一直被學術(shù)界認作是窄脊江豚的兩個亞種。4月11日，《自然》雜志子刊《自然通訊》正式發(fā)表了南京師范大學生命科學院教授楊光團隊的研究成果。該團隊通過大樣本全基因組測序，發(fā)現(xiàn)了長江江豚與海洋江豚之間存在著顯著而穩(wěn)定的遺傳分化，已形成獨立的進化支系。
這一證據(jù)直接證明了長江江豚不再是窄脊江豚的亞種，而是一個獨立物種。這也讓世界鯨豚類物種從89種增加到了90種。
全基因組測序
證明長江江豚是獨立物種的論文花費了楊光及其研究團隊三年的時間，而這項研究開始時間更早。因為江豚屬于哺乳動物，基因數(shù)量龐大，所以測序工作并不容易。楊光在接受《中國科學報》記者采訪時介紹說，江豚的每一個核苷酸都包含了109量級的數(shù)據(jù)。作為一個個體，如此量級基因數(shù)量已經(jīng)相當龐大，再加上他們選取了48個江豚作為樣本，所以計算、分析更花費時間。
功夫不負有心人，楊光研究團隊結(jié)合最新的生物信息學的手段和大數(shù)據(jù)等分析方式，從海量數(shù)據(jù)中找到了長江江豚與東亞江豚分化的證據(jù)。他們研究發(fā)現(xiàn)，一些與水鹽代謝和滲透調(diào)節(jié)相關(guān)的基因在長江江豚中出現(xiàn)了顯著的正選擇，提示江豚為了適應(yīng)與海洋高鹽環(huán)境完全不同的淡水低滲環(huán)境，已經(jīng)出現(xiàn)了適應(yīng)性進化，從而更好地在淡水環(huán)境下維持體內(nèi)的水鹽平衡。而這種顯著的遺傳分化與適應(yīng)性進化，表示它們之間缺乏基因交流而出現(xiàn)了生殖隔離。
“生殖隔離是生物學上判斷物種分類的重要證據(jù)。而且，我們是從生態(tài)學和形態(tài)學基因組的證據(jù)進行推導，而非單方面的揭示。”楊光強調(diào)。
這一發(fā)現(xiàn)頗受江豚研究領(lǐng)域?qū)＜业闹匾?。上海海洋大學水產(chǎn)與生命學院教授唐文喬也比較認可楊光的研究結(jié)果：“鑒于長江江豚和東亞江豚在外形和生活習性本身就存在差異，這次又發(fā)現(xiàn)了顯著而穩(wěn)定的遺傳分化，我認為能夠支撐長江江豚是獨立物種的判斷。”
曾經(jīng)的“親兄弟”
在楊光給出明確的基因證據(jù)之前，江豚分類一直備受爭議。因為受技術(shù)手段所限，導致所獲得的樣品量少，以至于人們對江豚的分類和描述非?；靵y。學術(shù)界傳統(tǒng)的觀點認為，江豚屬只有一個物種，即江豚（Neophocaena phocaenoides），該物種包括了3個亞種：分布于臺灣海峽以南的印度洋—太平洋沿岸水域的印太江豚；分布于臺灣海峽以北的東海、黃海、渤海、朝鮮半島直到日本本州島區(qū)域的東亞江豚；分布于長江中下游的長江江豚。
后來，科學家們通過運用形態(tài)分類學和分子遺傳學等手段結(jié)合分析，進一步確認印度洋—太平洋沿岸水域的江豚為一個獨立物種，即印太江豚或?qū)捈菇?，臺灣海峽以北水域的江豚歸屬于另外一個物種窄脊江豚，后者包括東亞江豚和長江江豚兩個亞種。因為從外觀看，印太江豚與窄脊江豚最直觀的差別就是脊背寬窄和疣粒數(shù)量。前者背部的脊粒可以達到10行以上，寬80～120毫米；而后者窄脊江豚的脊粒帶則較窄，寬2～20毫米。
而且，盡管長江江豚與東亞江豚同屬窄脊江豚，但兩者之間存在明顯差異：長江江豚生活在長江淡水區(qū)域，東亞江豚則生活在海洋的咸水區(qū)域。但是由于江豚分布廣、活動范圍大、數(shù)量少等原因，研究人員難以通過野外生態(tài)學監(jiān)測來確認海洋江豚與長江江豚之間是否存在種群遷移，因而對于兩者是否存在基因交流，一直沒有答案。
楊光所在的實驗室，早在30多年前就開始關(guān)注長江江豚與東亞江豚的關(guān)系問題，只是受限于傳統(tǒng)分析技術(shù)的局限性，獲得的信息有限。近年來，隨著生命科學技術(shù)的發(fā)展，特別是分子生物學和基因組學時代的到來，才找到了解決上述難題的新的突破口。
這次的基因組研究不僅給出了長江江豚與東亞江豚屬于不同物種的答案，還揭示了兩種江豚之間的分化時間。“長江江豚與東亞江豚的分化大約出現(xiàn)在5萬年前，它們最終在距今大約5000年前完成分化。因為完成分化時間較短，所以導致兩者的外表形態(tài)差異不大。而且，這一分化與我國古地質(zhì)和古氣候的變化相吻合。”楊光介紹說。
在距今約7萬年前，地球進入末次冰期，并一直持續(xù)到距今約1萬年前。在這期間，地球曾出現(xiàn)幾次冰川的前進及消退的反復(fù)變化，即冰期與間冰期的不斷更迭。“間冰期時，冰雪消融，海水與江水貫通，讓一些生活在海洋中的江豚游入長江。而隨著冰期的到來，冰川增厚，江水與海水再次分割。這讓之前進入長江的江豚無法回到海洋，而留在了江內(nèi)，并逐漸適應(yīng)淡水的特性。”楊光表示。當然，這樣的演化并非一蹴而就，而是末次冰期氣候反復(fù)作用的結(jié)果。
福禍相依
長江江豚被認定為新的獨立物種后，其拉丁學名也由“Neophocaena asiaeorientalis asiaeorientalis”修改為“Neophocaena asiaeorientalis”，而東亞江豚也有了新的拉丁學名Neophocaena sunameri。
而且，對于長江江豚產(chǎn)生影響的不僅是名字的改變。一直以來，江豚被劃歸在世界自然保護聯(lián)盟（IUCN）紅色名錄中，不過不同亞種有所區(qū)別。其中，東亞江豚和印太江豚都屬于易危（VU）級別，只有長江江豚屬于極危（CR）級別，因為當前長江流域的江豚種群數(shù)量可能已不足千頭。
“確立長江江豚為獨立物種后，從生物學角度看對其保護產(chǎn)生了更大的困難。如果是一個亞種，可以與另一亞種——東亞江豚進行配育。如果是不同的物種，一般就難于進行配育，產(chǎn)生正常的后代了。另外，目前江豚被列為國家二級保護動物，確定為獨立物種后，可以很明確地將長江江豚升格為一級保護動物，以加強保護力度。”唐文喬解釋說。
現(xiàn)在，農(nóng)業(yè)部十分重視長江江豚的保護，目前已建立起8處就地自然保護區(qū)、3處自然遷地保護區(qū)、1處半自然遷地保護區(qū)和3個繁育保護群體。只是目前所取得的保護成效并未從根本上扭轉(zhuǎn)長江江豚種群數(shù)量的持續(xù)下降趨勢。“鑒于人類活動導致的長江生境惡化、餌料資源衰退等脅迫因素難于立刻改善，現(xiàn)階段擴大遷地保護是挽救長江江豚最直接有效的措施。”唐文喬說。
《中國科學報》 (2018-04-27 第4版 自然)
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