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2月17日，《自然—通訊》在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所研究員林強(qiáng)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所、德國(guó)康斯坦茨大學(xué)等的最新研究成果。他們闡明了全球海馬生物地理格局特征及其多樣性形成機(jī)制，構(gòu)建了全球海馬起源與擴(kuò)散路線“一張圖”，為全球海洋生物的擴(kuò)散及其多樣性演化研究提供了重要的研究范式。

牽頭負(fù)責(zé)該研究計(jì)劃的林強(qiáng)表示，該研究以全球海馬種群為研究對(duì)象，首次明確了印-太交匯區(qū)的印-澳群島海域是全球海馬的起源中心，并原創(chuàng)性揭示了在地質(zhì)、洋流驅(qū)動(dòng)下海馬全球擴(kuò)散路徑的時(shí)空特征及生態(tài)適應(yīng)與進(jìn)化機(jī)制，提出了印-太海馬類群由古特蒂斯海和南非好望角兩條路徑先后進(jìn)入大西洋海域的新觀點(diǎn)。

與陸地生物不同，在全球海洋范圍內(nèi)，海洋生物起源與全球擴(kuò)散機(jī)制及生物多樣性形成一直是國(guó)際上飽受爭(zhēng)議的核心科學(xué)問(wèn)題，在海洋生物的全球多樣性形成及其驅(qū)動(dòng)機(jī)制等研究方面，一直缺少全球大洋綜合尺度的研究。

“海馬游泳能力弱，個(gè)體擴(kuò)散依賴于地質(zhì)活動(dòng)和洋流，而且擴(kuò)散過(guò)程同步伴隨了體型大小、棘刺分化和體色等豐富的表型分化，因此，在探究全球海洋生物擴(kuò)散與多樣性形成機(jī)制研究方面，海馬具有天然優(yōu)勢(shì)。”林強(qiáng)說(shuō)，海馬因其具有獨(dú)特體型和“雄性育兒”行為而受到人們廣泛關(guān)注和喜愛(ài)。

據(jù)介紹，海馬游泳能力很弱，卻全球廣泛分布，41種海馬分布于全球溫帶和熱帶淺海，其中，在印-太交匯區(qū)具有最高的生物多樣性水平?？茖W(xué)家通過(guò)對(duì)全球21種優(yōu)勢(shì)海馬的基因組學(xué)研究，首次闡明海馬的起源中心及在全球?qū)用娴臄U(kuò)散模式與時(shí)空路徑特征，并揭示了海馬多樣性形成過(guò)程中的性狀演化機(jī)制。

研究人員研究證實(shí)，海馬在大約2000萬(wàn)-2500萬(wàn)年前首先起源于印-澳群島，并逐漸向印度洋擴(kuò)散；伴隨著古特蒂斯海關(guān)閉和古代洋流作用，印-太海域起源的海馬先后兩次按照不同路線進(jìn)入大西洋：約1330萬(wàn)年前，一支海馬祖先通過(guò)尚未關(guān)閉的古特蒂斯海進(jìn)入北大西洋；約360萬(wàn)年前，古特蒂斯海關(guān)閉，另一支海馬祖先南下，繞過(guò)非洲好望角進(jìn)入南大西洋。

研究人員同步闡明了印-太交匯區(qū)海馬多樣性中心的形成是“源”與“匯”雙重作用的結(jié)果：海馬在印-澳群島起源后，在印-太交匯原地分化產(chǎn)生了大量新種，同時(shí)，古特蒂斯海關(guān)閉導(dǎo)致海馬新種加速產(chǎn)生，并反向擴(kuò)散回到起源地，進(jìn)一步增加了印-太交匯區(qū)的物種多樣性。

研究人員還發(fā)現(xiàn)海馬在全球擴(kuò)散過(guò)程中多次獨(dú)立進(jìn)化形成體表棘刺性狀，能夠有效提高海馬對(duì)捕食者的防御能力，并通過(guò)基因編輯技術(shù)首次找到了調(diào)控海馬棘刺產(chǎn)生和分化的關(guān)鍵基因。據(jù)悉，海馬在全球擴(kuò)散過(guò)程中，部分物種出現(xiàn)了顯著的性狀分化。

該研究為探索國(guó)際大洋生物資源從印-太海域向大西洋海域遷移與演化規(guī)律等提供了重要的研究范式，為后續(xù)深入揭示全球海洋生物的擴(kuò)散及其多樣性演化機(jī)制提供了新的思路和見(jiàn)解。（朱漢斌 秦耿）

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