兔狲基因随豹猫，为何形态像家猫？他们厘清演化谜题
兔狲基因随豹猫，为何形态像家猫？他们厘清演化谜题
圆胖的脸庞、浓密蓬松的被毛、短小的四肢，常年顶着一张“高冷呆萌”的脸，兔狲凭借独特外形成为家喻户晓的网红野生动物。这种栖息在我国西北高原、中亚荒漠草原的小猫科动物，看似憨态可掬，却是纯粹的肉食猎手，在高原生态链中扮演着关键角色。
长久以来，学界对兔狲的认知始终存在疑惑：它的形态特征和家猫属动物相像，基因谱系却偏向豹猫，这种形态与遗传的错位，困扰演化生物学家数十年。
近日，陕西师范大学生命科学学院教授李钢团队通过基因组学等多维度研究，厘清了兔狲的真实演化脉络，解开了这一经典物种演化谜题。研究同时还原了兔狲适应高寒环境的演化路径，也为高原野生动物适应性进化研究、中小型猫科动物保护工作提供了遗传学依据。成果发表于《当代生物学》。
团队制作的兔狲、家猫和豹猫演化示意图。受访者供图
演化身份模糊不清
在全世界公认的38种猫科动物中，兔狲是极为特殊的存在。不同于狮、虎、豹等大型猛兽，也区别于随处可见的家猫，兔狲是猫科下的兔狲属内唯一的物种。它们偏爱高海拔、高纬度的寒冷开阔生境，集中分布在我国青海、新疆、内蒙古高原，以及中亚、俄罗斯南部的荒漠草原地带，依靠每平方厘米上千根的高密度被毛，抵御着高原的严寒与强风。
在生态系统中，兔狲有着不可替代的作用。作为纯肉食性猫科动物，兔狲主要捕食鼠兔、各类啮齿小动物，能够有效控制小型兽类种群数量，避免啮齿动物泛滥引发的草场退化、生态失衡，是高原荒漠生态系统天然的“生态调节器”。但就是这样一种常见却独特的物种，其演化身份多年来始终模糊不清。
李钢介绍，过去学界对兔狲的分类判定，一直陷入“证据打架”的困局。传统形态学研究主要依靠头骨、耳泡、牙齿等骨骼特征判定物种亲缘关系，这也是近代分类学最经典的研究手段。从外形和骨骼结构来看，兔狲与猫属物种更为接近，尤其是其较大的耳泡结构，是典型的开阔生境猫科动物特征，与野猫、沙猫等适应干旱荒漠的猫属物种趋同，和栖息在湿润丛林、耳泡偏小的豹猫属物种具有差异显著。
但随着遗传测序技术发展，矛盾逐渐凸显。早期线粒体测序以及后续全基因组数据分析，也给出了相反结论：在演化谱系上，兔狲隶属于豹猫属分支，与豹猫的亲缘关系更近，和外形相似的猫属物种亲缘关系甚远。形态证据与遗传证据的割裂，让兔狲的起源地、分化时间、演化路径、生态位演变等一系列核心问题，数十年间始终没有统一的学界定论。
这一科研难题，也成为深耕猫科动物研究近二十年的李钢团队重点攻克的课题。李钢告诉《中国科学报》，他从2008年起便持续聚焦全球猫科动物演化与保护研究，2018年回国后，将研究重心转向国内本土特色猫科动物。他先后完成猫科生命之树和云豹、黑足猫、美洲豹等多个物种的科研工作。“相较于研究体系成熟的大型猫科动物，兔狲这类中小型高原猫科动物的基础演化研究长期薄弱，样本稀缺、生活环境偏远、研究维度单一，是长期制约研究突破的关键瓶颈。”李钢坦言。
古老基因被“激活”
为破解这一困境，团队摒弃了以往单一的研究模式，搭建了多来源、多维度的研究体系。在样本获取上，研究人员既依托博物馆馆藏历史标本，弥补野外样本采集不足的短板；也联合各地动物园，合规采集圈养兔狲的血液、组织样本；同时深入西北高原野外产区，采集野生兔狲粪便、皮张等珍贵材料，兼顾样本的地域性、时效性和完整性。
在研究方法上，突破了“单一证据下定论”的传统短板。过往研究要么只依靠形态解剖数据，要么仅依托简易遗传数据。此次研究整合了形态学解剖数据、全基因组核基因数据、线粒体母系遗传数据、野外生态观测数据等维度，对兔狲约24亿碱基对、两万余个功能基因进行全面注释比对，多线交叉验证，最大程度还原物种真实演化过程。
经过海量数据比对与反复验证，团队终于厘清了兔狲的演化真相，解开了多年的谜题。研究证实，兔狲、猫属、豹猫属三者源自同一个已经灭绝的古老猫科祖先，且三者的物种分化速度极快，独立演化的时间跨度很短。“这一特殊的快速分化过程，让三个类群的基因组保留了大量共有的古老基因，也就是物种演化的‘基因储备’，这也是过往研究结论相互矛盾的核心根源。”李钢介绍。
物种分化后，不同类群走向了完全不同的生存路径。豹猫属物种逐步向低海拔湿润丛林迁徙、演化，适配丛林生存环境；而兔狲则向着高海拔、高纬度的高寒荒漠环境扩散定居。在长期的自然选择压力下，兔狲祖先基因中适配严寒、强风、贫瘠高原环境的变异位点被不断激活、强化，逐步演化出浓密被毛、圆胖体态、特殊颅骨结构等特征，最终和生存环境相似的猫属物种形成形态趋同，也就出现了“基因随豹猫、长相像家猫”的特殊演化现象。