中外科学家成功构建全球海马起源与扩散路线图

近日，《自然·通讯》杂志在线发表了中国科学院南海海洋研究所研究员林强团队联合中国科学院昆明动物研究所、德国康斯坦茨大学等机构的最新研究成果。该研究首次阐明了海马起源中心及在全球层面的扩散模式与时空路径特征，并揭示了海马种化过程中的性状演化机制，为全球海洋生物的扩散及其多样性演化研究提供了重要的研究范式。
与陆地生物不同，海洋生物起源与全球扩散机制及生物多样性形成一直是国际上饱受争议的核心科学问题。在海洋生物的全球多样性形成及其驱动机制等研究方面，一直缺少全球大洋综合尺度的研究。
“海马游泳能力弱，个体扩散依赖于地质活动和洋流，而且在扩散过程中同步伴随了丰富的表型分化。因此，海马在探究全球海洋生物扩散与多样性形成机制研究方面具有天然优势。”参与研究计划的中科院南海所副研究员秦耿告诉记者。
0 [" D+ S- L; Q3 l0 M7 |牵头负责该研究计划的林强表示，该研究以全球海马种群为研究对象，首次明确了印-太交汇区的印-澳群岛是全球海马的起源中心，并原创性发现了在地质、洋流驱动下海马全球扩散路径的时空特征及生态适应与进化机制，提出了印-太海马类群由古特蒂斯海和南非好望角两条路径先后进入大西洋的新观点。
研究团队基于全球21个海马优势物种358个样品的遗传分析，率先揭示了全球海马遗传结构及其多样性特征，证实海马在大约2500万年前~2000万年前起源于印-澳群岛。一方面，海马在印-澳群岛起源后，在印太交汇区分化产生了大量海马新种；另一方面，在海马全球扩散过程中，古特蒂斯海关闭导致大量新的海马种迅速出现，部分海马向印-太交汇区发生反向扩散，从而加速了印太交汇区域的多样性形成。
& P* f( d2 D# c* z同时，研究团队还发现海马在全球扩散过程中多次独立进化形成体表棘刺性状，能够有效提高海马对捕食者的防御能力，并通过基因编辑技术首次找到了调控海马棘刺产生和分化的关键基因。
“该研究不仅为探索大洋生物资源从印-太海域向大西洋迁移与演化规律等研究提供了科学理论支撑，还为后续深入揭示全球海洋生物的扩散及其多样性演化机制提供了新思路和新见解。”林强说。