上海
海南長臂猿（ Nomascus hainanus ）是全球最稀有的靈長類之一（圖1），被列為國家一級重點保護野生動物和國際自然保護聯盟（ IUCN ）物種紅色名錄 “ 極危 ” 物種，也是海南熱帶雨林國家公園的旗艦物種。受森林砍伐和棲息地喪失等人類活動影響，其野外種群自上世紀 50 年代起持續下降 。 到 2003 年時，其野外種群僅剩約 13 只個體、 2 個家庭群。 經過數十年的持續保護與科研投入，截至 2024 年，海南長臂猿已恢復至 42 只個體 、 7 個家庭群，其種群回升 被國際公認為 極危物種保護 的成功實踐 。
圖1 海南長臂猿 （ Nomascus hainanus ）丨圖片來源： 作者團隊
長期以來，人們普遍認為海南長臂猿種群的恢復主要得益于保護行動的持續 投入 ，但該物種自身的遺傳狀況是否也在這一過程中發揮了作用，卻鮮有研究。這一問題長期難以回答， 一個重要原因在于， 海南長臂猿終生活動于熱帶雨林高大的樹冠層，行動隱秘而敏捷，獲取血液等高質量 DNA 樣本不僅極為困難，也可能對個體造成干擾（圖1）。相比之下，糞便等非損傷性樣品成為少數可行的研究材料，但這類樣本中宿主 DNA 含量極低（約 1% ），在高溫高濕的雨林環境中還容易降解，并混雜大量食物殘渣和微生物 DNA（圖2）。這些特性使得糞便基因組數據長期被認為難以獲得足夠可靠的遺傳信息，其潛在誤差也缺乏系統評估，從而限制了糞便基因組學在 動物保護實踐 中的應用。
圖2 熱帶雨林環境與糞便樣本對基因組研究的挑戰
為 解答上述科學難題 ， 2 026 年 2 月 1 1 日 ，中國科學院動物研究所 詹祥江 團隊 在 Science Advances 在線發表題為 Genetic legacy and recent cross of two ancient lineages underlie the rebound of the world ’ s rarest primate 的研究論文 （ Feature Artic le ） 。 該 研究基于 一套 可靠的糞便基因組數據獲取流程， 系統 揭示了海南長臂猿 種群 “絕處逢生”所依賴 的遺傳 基礎 。
研究人員以海南長臂猿糞便樣本為研究對象，構建了一套嚴格而穩定的 非損傷性 基因組研究流程，對樣本采集、宿主 DNA 富集、基因組數據 產生 及質量控制等關鍵環節進行了整體設計（圖3）。在此基礎上，研究團隊對糞便基因組數據中可能存在的誤差進行了定量評估，結果顯示，該類數據的錯誤率處于較低水平（圖3），能夠支撐穩健的種群遺傳學分析。這一流程的建立，為今后在遺傳學研究和野生動物保護中更廣泛、更大規模地使用 非損傷性 樣本奠定了基礎。
圖 3 海南長臂猿糞便基因組數據獲取及質量控制技術流程圖
基于獲得的高質量糞便基因組數據，研究人員發現，海南長臂猿能夠從極端低谷中逐步恢復，不僅與近幾十年的保護努力有關，也與其進化歷史中積累的 “ 遺傳遺產 ” 密切相關。 在較早的進化時期，海南長臂猿曾經歷過一次千年 尺度 的種群回升，這一過程在遺傳層面上緩沖了更早之前與末次冰期相關的種群瓶頸所帶來的不利影響，使其保留下相對豐富的遺傳變異。與此同時，海南長臂猿基因組中存在高水平的局部重組，有助于減少有害突變的積累、降低遺傳 負荷 ，并維持對生存有利的功能性遺傳變異。這兩方面 特點 ，可能共同幫助海南長臂猿在近期種群低谷時， 緩沖了小種群負面遺傳效應的影響 ，為其 長期 存續 奠定了基礎。
研究還揭示了一個此前 在海南長臂猿中 未被認識的重要現象： 現今 海南長臂猿種群 存在著 兩條 來源不同、歷史久遠的遺傳支系（ lineage ）。來自于這兩個支系的長臂猿個體 已在自然狀態下發生 雜交 。 模型模擬顯示，這種雜交方式可以減少近親繁殖的影響，使后代擁有更豐富的遺傳組合，從而 提高 整個 種群增長 的 潛力，并顯著降低未來 走向滅絕的風險 。這兩條古老 “ 血統 ” 的自然融合，很可能 正在 成為推動海南長臂猿種群持續 恢復 的 另一重要內在力量 。
總體而言，該研究強調了在瀕危物種保護中整合種群歷史、基因組特征與行為生態 等多方面 信息的重要性。同時，所建立的糞便基因組學研究流程及其低錯誤率表現，展示了非 損傷性 樣本在野生動物遺傳研究中的巨大潛力，為未來 瀕危物種 保護提供了新的工具和思路。
該研究由中國科學院動物研究所侯羨博士、潘勝凱博士，以及北京林業大學徐基良教授為共同第一作者；中國科學院動物研究所詹祥江研究員、貴州師范大學周江教授為共同通訊 作者。 工作 得到了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹研究員、英國倫敦動物學會動物研究所 Jinliang Wang 博士等 的支持與幫助。
原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw3298
制版人： 十一
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