近日，由兰州大学生态学创新研究院和草地农业生态系统国家重点实验室牵头完成的一项研究，比较了同域物种和染色体差异物种之间的基因组差异和同域物种之间的甲基化差异，报道了五个盲鼹型鼠的物种形成原因和对不同气候带的适应机制以及其物种形成模式和分化时间等相关内容。

在大约50百万年前的中新世时期，由于气候变冷，部分物种开始转为地下生活。盲鼹型鼠是对地下生活适应性最强的物种之一。以前研究发现，盲鼹鼠主要通过染色体变异形成新的物种。

图1 盲鼹鼠物种分化

本研究选取了五个盲鼹鼠物种，其中四种的染色体条数存在差异，分别为S. galili (2n=52)，S. golani (2n=54)，S. carmeli (2n=58)，S. judaei (2n=60)，而52条染色体的S. galili又分为两个物种S. galili_chalk 和S. galili_basalt 。

全基因组研究发现：各物种之间基因组分化明显（图1），更新世时期冰期和间冰期的交替变化塑造了盲鼹鼠有效群体大小的波动情况，每一次的气候变暖驱动了新物种的形成 （图2），除了同域物种之间依然存在基因流外， 其他各群体间基因流极其微弱。同时发现：S. golani 为祖先种，大概1.34 Mya，S. carmeli从S. golani 中分离开来，这与化石证据（1.4Mya）和DNA杂交证据（1.6±0.3）相近，虽然S. carmeli 跟S. galili 接触面积很大，但是二者分化系数很大，杂交缓冲区小，为二次接触。S. judaei 于184kya从S. carmeli 中分化出来。

图2 盲鼹鼠群体历史和基因流

四个染色体物种之间的杂交缓冲带的距离跟分化系数成反比，物种分化距离越大，其杂交缓冲带越窄，说明其受到进化选择压力。

图3 盲鼹鼠群体历史和分化

盲鼹鼠受到选择的基因跟低氧、黑暗、攻击行为和凝血等功能相关。群体间的基因组分化岛屿可能是祖先遗传多样性分选导致的。四个染色体物种的拷贝数变异也有显著分化，S.judaei 群体中的L1转座子具有显著差异，这些重复序列可能在物种形成和群体适应过程中起到重要作用。

两个同域物种的甲基化具有显著差异，其甲基化差异的基因功能富集在耐受低氧、高二氧化碳、热调节，DNA修复等功能上。所有这些差异驱动了新物种的形成及其对自身生境的适应。

相关研究结果以“Genome evolution of blind subterranean mole rats: Adaptive peripatric versus sympatric speciation” 为题，发表在《美国科学院院刊》（PNAS）上，李克欣教授为第一作者兼并列通讯作者，兰州大学生态学创新研究院张上哲和公共卫生学院的宋晓颖为并列第一作者，生态学创新研究院一年级新生王寅嘉、刘希和万娜为共同作者，兰州大学刘建全教授为该项目的指导专家，Eviatar Nevo为通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金面上项目（32071487）、兰州大学“双一流”启动经费、“111引智基地”（BP0719040）等基金的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1073/pnas.2018123117

作者简介：

李克欣，生态学创新研究院教授，草地农业生态系统国家重点实验室主任助理。从事草原鼠害治理和进化生物学相关研究，主要利用基因组、转录组、甲基化和宏基因组等技术手段研究群体适应与新物种形成等问题。获批2018年“长江学者奖励计划”青年学者项目；获聘2019年兰州大学“萃英学者”三级岗。