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別樣“擼貓”揭開華南虎演化之謎

發(fā)布時間:2023-09-12 15:13:00來源: 中國科學(xué)報

  近日,喜歡“擼貓”的羅述金和她的團隊在《自然-生態(tài)與演化》發(fā)表了一篇與“大貓”華南虎有關(guān)的論文,補齊了華南虎出現(xiàn)前后的演化路徑。

  羅述金是北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院及北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心的研究員,她家里養(yǎng)了5只貓,實驗室里還擺著貓科動物的標(biāo)本和骨架,辦公桌旁貼著各種虎、貓的照片……她所在的團隊,是目前國內(nèi)外少有的用分子遺傳學(xué)方法研究貓科動物的團隊。

  有些學(xué)生想做羅述金的研究生,理由是“特別喜歡貓”。羅述金聽完笑了笑:“喜歡貓,養(yǎng)貓就好了?!?/p>

  在她看來,“擼貓”歸“擼貓”,科研歸科研,科研人“擼貓”該用一種別樣的姿勢。

  華南虎被“污染”了嗎?

  最新發(fā)表的論文,研究始于2004年,耗時近20年。

  2004年,羅述金還是美國明尼蘇達大學(xué)的博士生。她以封面文章形式在《公共科學(xué)圖書館-生物學(xué)》上發(fā)表了人生中第一篇貓科動物研究論文。這篇論文改變了人們對虎的傳統(tǒng)認知,因為她發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存虎還有第6個亞種“馬來虎”。

  做那項研究時,羅述金在為不同亞種虎檢測基因的過程中,意外發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的情況——圈養(yǎng)的華南虎種群里有印支虎的遺傳信息。

  “會不會是圈養(yǎng)時錯誤引入印支虎,‘污染’了華南虎?”羅述金心里打鼓。

  華南虎是中國獨有的虎種。20世紀(jì)50至70年代,華南虎因遭大肆捕殺而從野外消失。1963年前后,華南虎開始人工繁殖。

  一位朋友提醒羅述金:“如果最后發(fā)現(xiàn)是圈養(yǎng)管理的問題,豈不是會得罪很多人?”

  除了可能“得罪人”,羅述金還面臨采樣困境——如何檢測到野生華南虎的基因。全球僅存的200多只華南虎均為圈養(yǎng),去哪兒找野生華南虎?

  羅述金不甘心,“這個問題很重要”,它不僅關(guān)乎華南虎的圈養(yǎng)管理,也關(guān)乎華南虎亞種的獨特性問題。

  唯一的可能就是去找有明確地理來源信息的野生華南虎標(biāo)本,可這些標(biāo)本散布于世界各地的博物館。

  2011年,她在陜西動物研究所博物館和湖南師范大學(xué),分別找到了1964年來自秦嶺的華南虎標(biāo)本和1955年在岳麓山被擊斃的華南虎標(biāo)本。2019年,她在美國自然歷史博物館找到了1919年來自中國福建的華南虎樣本。

  她和合作伙伴游走于全國各地,尋找虎骨、虎皮的蹤跡,就連神婆轎子里的虎皮坐墊都沒放過。只可惜,大部分收藏者無法提供藏品的地理信息。

  真正的轉(zhuǎn)機發(fā)生在2015年夏天。羅述金多年的合作者Yamaguchi在德法交界一個不知名的小鎮(zhèn)博物館里,發(fā)現(xiàn)了5份1905年華南虎亞種定名時的模式標(biāo)本,并協(xié)助羅述金獲得了樣品。

  從這5份模式標(biāo)本中,他們找到了與圈養(yǎng)華南虎類似的印支虎遺傳信息。

  羅述金懸著的心終于放了下來:“不是圈養(yǎng)的問題?!?/p>

  然而,危機并未解除。如果華南虎里有印支虎的遺傳信息,那么中國獨有的華南虎還能算是獨立的亞種嗎?

  幸好,采集到的華南虎樣本全基因組信息顯示,野生和圈養(yǎng)華南虎在全基因組層面依然是一個單系群。羅述金松了口氣:“華南虎依然是一個完整的亞種,它們的演化過程也是獨特的?!?/p>

  這項研究的結(jié)論是,在歷史上的冰期,中國西南山地成為老虎的避難所之一,冰期結(jié)束后,氣候回暖,老虎隨著獵物分布區(qū)的擴散而遷徙,西南山地的虎種群遷徙到中國東部地區(qū),與來自中南半島往北擴散的虎種群融合,形成華南虎,并繼續(xù)擴散到東北亞和中亞,形成東北虎和里?;ⅰ?/p>

  “由此可見,中國東部地區(qū)形成了虎演化史上重要的‘基因大熔爐’,對于虎的分布格局有著重要的意義?!绷_述金說。

  她的團隊歷時近20年從全世界收集到的33份地理來源明確的博物館藏樣本,組成了迄今最全面的華南虎遺傳資源庫。

  與“魔咒”共存

  論文刊出后,羅述金掐指一算:“還是沒有打破‘五年魔咒’啊。”

  近20年里,羅述金關(guān)于“大貓”“小貓”的論文發(fā)表了20多篇,卻一直沒能走出虎研究的“魔咒”。

  2004年發(fā)表第一篇關(guān)于虎演化的論文之后,她一直致力于虎的基因組學(xué)研究。

  2008年,她發(fā)現(xiàn)圈養(yǎng)虎保留了野生虎所沒有的基因組多樣性,該發(fā)現(xiàn)以封面文章發(fā)表于《當(dāng)代生物學(xué)》;2013年,她發(fā)現(xiàn)了決定白虎毛色的遺傳機制,該成果以封面文章發(fā)表于《當(dāng)代生物學(xué)》;2018年,她用群體基因組學(xué)方法描繪出當(dāng)時最完整的虎的自然史和演化史,相關(guān)研究又以封面文章發(fā)表于《當(dāng)代生物學(xué)》。

  直到2023年,華南虎圈養(yǎng)群體混入印支虎遺傳信息的謎題,隨著《自然-生態(tài)與演化》論文的發(fā)表最終得以破解。

  這些與虎有關(guān)的論文的間隔期基本都是5年,羅述金笑稱其為“五年魔咒”。

  其實,羅述金的很多研究都要花5年、10年甚至更長時間,她也習(xí)慣了這種“慢”。在找不到樣本、前景不明的“間隔期”里,她總能找到做不完的“有意思的課題”。

  例如,早在1868年,達爾文曾記錄過一個有趣的現(xiàn)象,在東南亞地區(qū)廣泛分布著短尾的家貓,比例幾近一半。羅述金團隊對此感到好奇——尾形的多態(tài)性如何反映物種的適應(yīng)性演化或獨特的種群歷史。

  為了揭開謎團,實驗室開始家貓譜系繁殖。他們養(yǎng)了兩只貓,一只是雄性、正常尾長的美國短毛貓,一只是雌性、來自廣州的短尾流浪貓。兩只貓生下了3窩共18只小貓。他們通過基因組測序分析短尾貓家系的遺傳信息,同時分析從亞洲各地采到的數(shù)百只尾長多樣家貓的遺傳信息樣本,最終找到了與家貓短尾有關(guān)的遺傳變異基因。研究成果發(fā)表于《科學(xué)通報》。

  在這些研究中,他們只需要觀測小貓的表型,給小貓采血。因此,小貓出生后不久,羅述金團隊全體人員一齊出動,廣發(fā)領(lǐng)養(yǎng)信息,為小貓找好人家,而她自己家里,也“順便”落戶了3只。

  今年6月15日,羅述金發(fā)朋友圈為小貓慶祝9歲生日,她調(diào)侃說:“作為‘實驗動物’能活到文章出來已經(jīng)是非常規(guī)了吧,感謝各家的關(guān)愛和照顧,讓喵生幸福?!?/p>

  最近,羅述金團隊啟動了亞洲野貓遺傳演化的課題,研究在我國還不受大眾關(guān)注的珍稀瀕危小型貓科動物。她和學(xué)生在網(wǎng)上向公眾征集野貓和特定地區(qū)家貓的線索,并遠赴新疆和田采集信息和樣品。

  同一時間,為了找到影響動物毛色的基因,她的團隊還在實驗室養(yǎng)起了有漂亮褐色斑紋的玉米蛇,繁殖譜系,取其蛇蛻做研究。一有客人來訪,羅述金就很開心地“請”出溫順的蛇媽媽,讓很多人實現(xiàn)了第一次和蛇的“親密接觸”。

  “順其自然就是最好的歷練”

  羅述金喜歡貓、喜歡虎、喜歡很多動物,但這并不是她開啟研究的初衷。有時,她會下意識地在“喜歡動物”和“研究動物”之間劃條邊界。

  羅述金本科就讀于北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,學(xué)的是生物化學(xué)和分子生物學(xué)專業(yè)。從當(dāng)時在學(xué)院里講授“保護生物學(xué)”的大熊貓研究專家潘文石教授身上,羅述金打開了眼界:“原來中國也有野生動物的野外項目?!?/p>

  潘文石曾于上世紀(jì)80年代在臥龍和秦嶺的野地中對野生大熊貓進行了長達17年的研究,弄清了大熊貓瀕臨滅絕的真正原因。本科期間,羅述金跟隨潘文石團隊一起去野外尋找白頭葉猴,開啟了野生動物探索之路。

  大學(xué)畢業(yè),出國讀博,她選擇了當(dāng)時中國學(xué)生很少會選的研究方向——保護生物學(xué)。

  “我希望將來能從事和野生生物有關(guān)的研究。至于研究對象是植物、鳥,還是貓,其實在開始的時候無所謂?!绷_述金說。

  她選擇了在明尼蘇達大學(xué)從事野生虎保護研究的David Smith教授做導(dǎo)師。見面時,Smith坦誠地說:“我的經(jīng)費不多,勉強能支撐你第一年。我在美國國家癌癥研究所的同事Stephen O’Brien是世界上優(yōu)秀的保護遺傳學(xué)家,或許你可以用遺傳學(xué)方法研究虎的保護和演化?!?/p>

  博士研究生的第二年,在Smith和O’Brien兩位導(dǎo)師的共同引領(lǐng)下,羅述金正式走上貓科動物保護遺傳學(xué)的研究之路。

  如今,羅述金關(guān)于貓的研究也得到了公眾的關(guān)注,她甚至?xí)盏揭恍┣笾畔ⅲ骸傲_老師,可以幫忙呼吁解決流浪貓的救助問題嗎?”“羅老師,你看看我家的貓生了什么病?”

  羅述金盡可能地在喜歡貓和做科研之間畫一道線:“我不是做動物保護工作的,也不是獸醫(yī)。我的工作是研究,解答關(guān)于貓科動物的遺傳演化問題?!?/p>

  憑借分子遺傳學(xué)技術(shù),羅述金團隊就像偵探一樣,協(xié)助森林公安機關(guān)偵破了多起野生動物案件。在山區(qū)羊圈羊羔被害案件中,他們確定了捕獵的真兇;在佩戴頸圈豹貓遭遇報復(fù)性獵殺案件中,他們協(xié)助調(diào)查取證;他們還幫著鑒定被罰沒的云豹皮草大衣的真?zhèn)巍?/p>

  生活中的羅述金熱愛運動。她曾是北京冬奧會高山滑雪項目競賽的技術(shù)官員。但相比滑雪,羅述金更喜歡登山和長跑。

  本科時,她參加了北大山鷹社,第一次上青藏高原,就直奔海拔6282米的阿尼瑪卿峰。2022年夏天,她在8天內(nèi)先后登頂5396米的云南哈巴雪山和6178米的青海玉珠峰。

  喜歡長跑的她還一直想跑回“全馬”,但目前工作和生活之外的時間只能支持她訓(xùn)練半程馬拉松。

  “我在長跑訓(xùn)練上比較懶散,至今沒完成一次‘全馬’。但是,20年過去了,我還一直在路上跑。我想,這對我來說,才是最重要的吧?!绷_述金說,“順其自然就是最好的歷練?!保ㄓ浾?倪思潔)

(責(zé)編:常邦麗)

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