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中外科學家成功構建全球海馬起源與擴散路線圖
2021-02-23 16:10:29  来源:中国自然资源报

近日,《自然·通訊》雜志在線發表了中國科學院南海海洋研究所研究員林強團隊聯合中國科學院昆明動物研究所、德國康斯坦茨大學等機構的最新研究成果。該研究首次闡明了海馬起源中心及在全球層面的擴散模式與時空路徑特征,並揭示了海馬種化過程中的性狀演化機制,爲全球海洋生物的擴散及其多樣性演化研究提供了重要的研究範式。

與陸地生物不同,海洋生物起源與全球擴散機制及生物多樣性形成一直是國際上飽受爭議的核心科學問題。在海洋生物的全球多樣性形成及其驅動機制等研究方面,一直缺少全球大洋綜合尺度的研究。

“海馬遊泳能力弱,個體擴散依賴于地質活動和洋流,而且在擴散過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散與多樣性形成機制研究方面具有天然優勢。”參與研究計劃的中科院南海所副研究員秦耿告訴記者。

牽頭負責該研究計劃的林強表示,該研究以全球海馬種群爲研究對象,首次明確了印-太交彙區的印-澳群島是全球海馬的起源中心,並原創性發現了在地質、洋流驅動下海馬全球擴散路徑的時空特征及生態適應與進化機制,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後進入大西洋的新觀點。

研究團隊基于全球21個海馬優勢物種358個樣品的遺傳分析,率先揭示了全球海馬遺傳結構及其多樣性特征,證實海馬在大約2500萬年前~2000萬年前起源于印-澳群島。一方面,海馬在印-澳群島起源後,在印太交彙區分化産生了大量海馬新種;另一方面,在海馬全球擴散過程中,古特蒂斯海關閉導致大量新的海馬種迅速出現,部分海馬向印-太交彙區發生反向擴散,從而加速了印太交彙區域的多樣性形成。

同時,研究團隊還發現海馬在全球擴散過程中多次獨立進化形成體表棘刺性狀,能夠有效提高海馬對捕食者的防禦能力,並通過基因編輯技術首次找到了調控海馬棘刺産生和分化的關鍵基因。

“該研究不僅爲探索大洋生物資源從印-太海域向大西洋遷移與演化規律等研究提供了科學理論支撐,還爲後續深入揭示全球海洋生物的擴散及其多樣性演化機制提供了新思路和新見解。”林強說。

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