科學(xué)家解析猴面包樹屬植物的演化歷史

5月15日，中國科學(xué)院武漢植物園、中國科學(xué)院中-非聯(lián)合研究中心牽頭，聯(lián)合英國倫敦瑪麗女王大學(xué)、英國皇家植物園邱園、華大基因、馬達(dá)加斯加塔那那利佛大學(xué)、肯尼亞國家博物館、上海辰山植物園等，在《自然》（Nature）上發(fā)表了題為The rise of baobab trees in Madagascar的研究論文，闡明了全球關(guān)注的瀕危植物類群——猴面包樹屬的多樣性演化歷史，提出了馬達(dá)加斯加應(yīng)為該屬的起源分化中心。該研究通過綜合遺傳、生態(tài)、地理數(shù)據(jù)分析，揭示了馬達(dá)加斯加猴面包樹歷史種群動(dòng)態(tài)變化的驅(qū)動(dòng)因素，并就未來保護(hù)工作提出了科學(xué)且有效的保護(hù)策略和建議。

馬達(dá)加斯加是世界第四大島，因高度多樣化與特有的生物區(qū)系，成為全球最重要的生物多樣性熱點(diǎn)區(qū)域之一，也是探討生物演化與保護(hù)的“天然實(shí)驗(yàn)室”。猴面包樹屬（Adansonia）是錦葵科木棉亞科落葉喬木，全球僅存8個(gè)種。其中，6個(gè)種特有分布于馬達(dá)加斯加，其余2種分別分布于非洲大陸和澳大利亞。猴面包樹類群個(gè)體壽命可達(dá)上千年，其果實(shí)可食用，樹干儲(chǔ)水豐富，樹皮是手工制品和建筑原材料，在干旱條件下可以為各類動(dòng)物提供水、食物和庇護(hù)所，被稱為“生命之樹”，在馬達(dá)加斯加被喻為“森林之母”，具有重要的科學(xué)研究價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和人文生態(tài)價(jià)值。此外，猴面包樹體型巨大、形態(tài)奇特，在當(dāng)?shù)匦纬闪藟衙赖淖匀痪坝^。

近年來，受全球變化和棲息地破壞的影響，猴面包樹屬植物多樣性保護(hù)成為學(xué)術(shù)界和社會(huì)公眾關(guān)注的熱點(diǎn)。尤其在馬達(dá)加斯加，部分物種的個(gè)體數(shù)和適宜生境驟減。已有三種猴面包樹被世界自然保護(hù)聯(lián)盟瀕危物種紅色名錄（IUCN Red List）列為瀕危或極度瀕危物種。同時(shí)，關(guān)于猴面包樹屬的起源中心及地理分布格局的形成歷史存在較大爭議。因此，亟需厘清猴面包樹多樣性格局的形成過程以及通過科學(xué)研究以制定更有效的保護(hù)策略。

該研究解析了來自馬達(dá)加斯加、塞內(nèi)加爾和澳大利亞的8個(gè)猴面包樹物種野生個(gè)體遺傳信息，重建了猴面包樹屬演化歷史，發(fā)現(xiàn)了其物種多樣性分化始于距今約2100萬年前。這一時(shí)間晚于非洲和澳大利亞板塊的分離及馬達(dá)加斯加島的形成。綜合數(shù)據(jù)分析表明，歷史上包括已形成洲際隔離或島嶼同域分布的猴面包樹物種均存在種間雜交情況，導(dǎo)致屬內(nèi)全基因組水平上系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系信號(hào)的不一致性。依據(jù)該研究揭示的歷史同域雜交式樣和實(shí)際的跨洋擴(kuò)散可能性，科研人員提出了馬達(dá)加斯加島應(yīng)為現(xiàn)存猴面包樹屬冠群的起源分化中心。

同時(shí)，該研究通過整合全基因組計(jì)算的遺傳多樣性、歷史種群數(shù)量及生態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)分析，揭示了馬達(dá)加斯加現(xiàn)存6種猴面包樹物種間的生態(tài)位競爭格局，發(fā)現(xiàn)了全球海平面歷史波動(dòng)引起的島嶼面積變化、島嶼內(nèi)山體隆起、火山噴發(fā)等地質(zhì)演變因素共同驅(qū)動(dòng)島內(nèi)猴面包樹物種種群大小及分布的動(dòng)態(tài)變化。研究發(fā)現(xiàn)，由地質(zhì)演變產(chǎn)生的豐富小生境異質(zhì)性以及種間雜交可能造就島內(nèi)猴面包樹屬物種的多樣性，這為探究物種演化及分布格局的形成尤其是馬達(dá)加斯加特有生物多樣性發(fā)生機(jī)制提供了研究案例。

此外，研究還發(fā)現(xiàn)IUCN可能低估了馬達(dá)加斯加猴面包樹物種的實(shí)際瀕危狀況，通過評(píng)估屬內(nèi)種間競爭及雜交影響并綜合基因組和生態(tài)學(xué)研究成果，對(duì)馬達(dá)加斯加特定猴面包樹物種提出了新的保護(hù)建議和策略，為有效保護(hù)該島整體生物多樣性提供了新的科學(xué)視角和參考依據(jù)。

科研人員同期在《自然》上發(fā)表題為The evolutionary history of baobabs and implications for their conservation的研究簡報(bào)。

研究工作得到中-非中心和國家自然科學(xué)基金委員會(huì)等的支持。該成果是武漢植物園、中-非中心與非洲、歐洲等的相關(guān)科研機(jī)構(gòu)長期合作實(shí)施非洲生物多樣性研究與保護(hù)的階段性總結(jié)成果。