气候变化正在推动全球物种多样性和分布发生实质性变化，而荒漠生态系统是最易受气候变化影响的生态系统之一。荒漠物种尽管已经进化出复杂的遗传、生理和行为适应机制，但许多物种在其生理阈值附近艰难生存。对于这些本就生活在极端环境中的荒漠物种如何应对气候变化的巨大威胁，学界了解极为有限。

针对这个重要问题，中国科学院动物研究所哺乳动物分类与进化研究团队关注了东亚干旱半干旱地区广泛分布的两种远缘荒漠啮齿类物种，小毛足鼠（Phodopus roborovskii）和内蒙古三趾跳鼠（Dipus sowerbyi）。这两个物种高度同域分布，在关键代谢和细胞过程中具有平行的遗传适应，却又在形态、生态和行为上表现出明显的差异。这为研究趋同或趋异的气候适应，以及评估干旱半干旱生态系统中物种特异性的气候变化脆弱性提供了天然的实验系统。

团队整合种群遗传学和生态基因组学方法，综合评估了荒漠物种的局部适应性和气候变化下的脆弱性。研究发现，小毛足鼠和内蒙古三趾跳鼠具有相似的种群分化和种群动态历史；大兴安岭、祁连山、昆仑山等山系构成了两个物种种群间的主要地理屏障，支系的分化主要发生在2至40万年前，并在末次盛冰期前后经历了种群数量下降。这强调了历史气候波动和地理障碍在塑造荒漠啮齿动物的遗传多样性和进化历史方面的关键作用（图1）。

图1. 小毛足鼠和内蒙古三趾跳鼠的遗传分化和种群动态历史

基因组-气候关联分析进一步发现，两个物种只有部分驱动气候适应的关键气候变量，以及气候适应基因重叠，这表明它们具有各自特有的气候适应模式。但也发现了一组相同的基因ZNF175和GPR182，被认为是参与细胞增殖和分化等关键细胞生理过程的同源基因，并在降水梯度上表现出平行的等位基因频率变化（图2）。

图2. 小毛足鼠和内蒙古三趾跳鼠的局部气候适应性

结合遗传偏移、生态位建模和景观连通性分析发现，两个物种分布在中国东北科尔沁沙地的种群预计在气候变化下将经历降水增加、原生荒漠生境退缩的威胁，同时面临较高的遗传偏移、气候生态位丧失和景观连通性下降的风险。而西部地区，如柴达木盆地和羌塘高原的种群，表现为遗传偏移较低，生态位适宜性增加等特征，可能面临的风险较低（图3，4）。

图3.物种遗传偏移和生态位适宜性变化预测

图4. 当前和未来气候情景下的物种景观连通性

气候变化对荒漠动物的生存构成了重大挑战。作为植物和小型无脊椎动物的消费者和更高营养水平物种的猎物，荒漠啮齿类在连接生态系统的生物和非生物成分方面发挥着至关重要的作用。本研究综合地提供了荒漠物种如何适应极端沙漠环境，以及在未来气候变化下可能发生适应不良的机制理解。考虑到东亚干旱半干旱地区对气候变化的异常敏感性，两种物种中被确定为高风险的种群和地区可能代表了一个更广泛的、具有相似的生态位需求的生物群落，该研究提示了对其考虑针对性的保护工作，也为预测全球荒漠生态系统的脆弱性和保护策略提供了有价值的研究框架。

以上研究结果以 “Population Genomics and Climate Change Vulnerability in Two Sympatric Desert Rodents”为题，于近日发表于生态学期刊Global Change Biology。中国科学院动物研究所博士生田恬、助理研究员程继龙、博士生章钰为论文共同第一作者，兽类学分会副主任委员、中国科学院动物研究所杨奇森研究员和屈延华研究员为共同通讯作者。内蒙古农业大学付和平教授提供了内蒙古三趾跳鼠的生态照片，中国科学院动物研究所葛德燕研究员提供了宝贵建议。该研究得到了第三次新疆综合科学考察项目、国家自然科学基金等项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1111/gcb.70647

来源：动物学会兽类学分会（微信公众号）