人们广泛研究了过去或未来气候变暖事件对欧亚大陆高纬度地区灭绝或现生动物类群的适宜分布区变化及种群遗传效应的影响。已有研究表明全新世气候变暖期间，由于适宜栖息地的减少，欧亚大陆高纬度地区陆生哺乳动物种群数量下降并导致了部分物种的灭绝，例如披毛犀Coelodonta antiquitatis，猛犸象Mammuthus primigenius，大角鹿Megaloceros giganteus等（Lorenzen et al. 2011 Nature; Cooper et al. 2015Science）。对于欧亚大陆高纬度地区现生的冷适应动物类群，谱系地理研究揭示出这些物种内的多数遗传支系受到全新世气候变暖的影响，导致支系遗传多样性和有效种群规模的下降（Fedorov et al. 2020 PNAS; Louis et al. 2020 Proc R Soc B）。这些已有研究成果表明全新世以来的气候变暖事件以及近年来由于人类活动排放温室气体造成的全球变暖对分布于欧亚大陆高纬度地区冷适应动物类群形成了威胁。然而，相比较这些受到关注的欧亚大陆高纬度冷适应动物类群，这一系列重大气候变暖事件对欧亚大陆中低纬度分布的温带动物类群尤其是昆虫的影响仍知之甚少。
2022年4月29日，南开大学卜文俊团队在Molecular Biology and Evolution杂志上发表了题为Climate warming since the Holocene accelerates west-east communication for a Eurasian temperate species Aquarius paludum的文章，该研究聚焦一种广泛分布于欧亚大陆的中低纬度地区的半水生昆虫-圆臀大黾蝽Aquarius paludum (Fabricius)，基于409头圆臀大黾蝽的多种类型的分子数据（线粒体片段、线粒体基因组、ddRAD数据和核基因组重测序数据）、8个关键形态测量特征以及1645条分布记录数据，整合应用谱系地理学和生态位模型等方法，探讨全新世以来气候变暖事件对欧亚大陆圆臀大黾蝽的种群遗传结构和历史动态变化的影响。
本项研究结果表明圆臀大黾蝽对过去和未来气候变暖事件的响应与欧亚大陆高纬度冷适应动物类群截然不同，遗传结构及分化历史重建分析表明圆臀大黾蝽种群受中亚-蒙新干旱化和更新世冰期事件的影响，形成了“东-西组分”的遗传分化格局，进入全新世后，随着气候逐渐回暖，东西支系发生快速扩张，在我国黑河-腾冲线所处的内蒙古东部与黑龙江西部地区再次接触形成了东西支系间的杂交地带（图1和图2）；生态位模型结果显示在未来变暖的气候情景下（RCP2.6和RCP8.5），东西支系适宜分布区发生扩张并接触，在欧亚大陆北部地区形成了一条潜在的扩张交流廊道，这与分子数据揭示的东西支系的杂交地带是吻合的。我们推测未来气候变暖的条件下，圆臀大黾蝽的东西支系间的基因流动沿着北部扩张交流廊道可能会继续加强；本研究进一步收集了与圆臀大黾蝽具有相似分布格局的5种欧亚大陆中低纬度分布的动物类群（包括无脊椎动物、鸟类和哺乳动物）的谱系地理研究案例，使用29368条分布数据并结合谱系地理格局比较分析进一步证实了欧亚大陆中低纬度分布的温带动物类群具有较为一致的“东-西组分”的遗传分化格局（图3），中亚-蒙新干旱化和更新世冰期事件是东西支系分化的最有可能的影响因素，在未来气候变暖情境下，欧亚大陆中低纬度分布的动物类群的东西支系适宜分布区并未退缩，而是扩大并在欧亚大陆北部形成一条潜在的扩张交流廊道（图4）。本项研究从谱系地理学的角度解析了欧亚大陆中低纬度分布的温带动物类群不同于本地区高纬度冷适应动物类群对于过去和未来气候变暖的响应模式。
图1 圆臀大黾蝽ddRAD数据采样分布及种群遗传结构分析
图2 圆臀大黾蝽种群分化历史重建分析
图3 欧亚大陆中低纬度分布的5种动物类群的谱系地理格局和推断的分化时间
图4 欧亚大陆中低纬度分布的6种动物类群现今和2070年的适宜分布区预测结果
南开大学叶瑱副研究员、枣庄学院袁娟娟讲师和南开大学卜文俊教授为该论文共同通讯作者，南开大学叶瑱副研究员和枣庄学院袁娟娟讲师为该论文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助和支持。
论文链接：
https://academic.oup.com/mbe/advance-article-abstract/doi/10.1093/molbev/msac089/6575397
