中外科學(xué)家成功構(gòu)建全球海馬起源與擴(kuò)散路線圖

近日，《自然·通訊》雜志在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所研究員林強(qiáng)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所、德國(guó)康斯坦茨大學(xué)等機(jī)構(gòu)的最新研究成果。該研究首次闡明了海馬起源中心及在全球?qū)用娴臄U(kuò)散模式與時(shí)空路徑特征，并揭示了海馬種化過(guò)程中的性狀演化機(jī)制，為全球海洋生物的擴(kuò)散及其多樣性演化研究提供了重要的研究范式。

與陸地生物不同，海洋生物起源與全球擴(kuò)散機(jī)制及生物多樣性形成一直是國(guó)際上飽受爭(zhēng)議的核心科學(xué)問(wèn)題。在海洋生物的全球多樣性形成及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制等研究方面，一直缺少全球大洋綜合尺度的研究。

“海馬游泳能力弱，個(gè)體擴(kuò)散依賴于地質(zhì)活動(dòng)和洋流，而且在擴(kuò)散過(guò)程中同步伴隨了豐富的表型分化。因此，海馬在探究全球海洋生物擴(kuò)散與多樣性形成機(jī)制研究方面具有天然優(yōu)勢(shì)。”參與研究計(jì)劃的中科院南海所副研究員秦耿告訴記者。

牽頭負(fù)責(zé)該研究計(jì)劃的林強(qiáng)表示，該研究以全球海馬種群為研究對(duì)象，首次明確了印-太交匯區(qū)的印-澳群島是全球海馬的起源中心，并原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)了在地質(zhì)、洋流驅(qū)動(dòng)下海馬全球擴(kuò)散路徑的時(shí)空特征及生態(tài)適應(yīng)與進(jìn)化機(jī)制，提出了印-太海馬類群由古特蒂斯海和南非好望角兩條路徑先后進(jìn)入大西洋的新觀點(diǎn)。

研究團(tuán)隊(duì)基于全球21個(gè)海馬優(yōu)勢(shì)物種358個(gè)樣品的遺傳分析，率先揭示了全球海馬遺傳結(jié)構(gòu)及其多樣性特征，證實(shí)海馬在2 500萬(wàn)年前—2 000萬(wàn)年前起源于印-澳群島。一方面，海馬在印-澳群島起源后，在印太交匯區(qū)分化產(chǎn)生了大量海馬新種；另一方面，在海馬全球擴(kuò)散過(guò)程中，古特蒂斯海關(guān)閉導(dǎo)致大量新的海馬種迅速出現(xiàn)，部分海馬向印-太交匯區(qū)發(fā)生反向擴(kuò)散，從而加速了印太交匯區(qū)域的多樣性形成。

同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)海馬在全球擴(kuò)散過(guò)程中多次獨(dú)立進(jìn)化形成體表棘刺性狀，能夠有效提高海馬對(duì)捕食者的防御能力，并通過(guò)基因編輯技術(shù)首次找到了調(diào)控海馬棘刺產(chǎn)生和分化的關(guān)鍵基因。

“該研究不僅為探索大洋生物資源從印-太海域向大西洋遷移與演化規(guī)律等研究提供了科學(xué)理論支撐，還為后續(xù)深入揭示全球海洋生物的擴(kuò)散及其多樣性演化機(jī)制提供了新思路和新見解。”林強(qiáng)說(shuō)。