作者：吴云鹤、曾昭驰、吕植桐

单位：中国科学院昆明动物研究所；中山大学

         中国南方和东南亚地区地处湿润的热带和亚热带区域，横跨4个全球生物多样性热点地区：喜马拉雅 (Himalaya)、中国西南山地 (Mountains of Southwest China)、印度-缅甸 (Indo-Burma) 和巽他古陆 (Sundaland)。该区域多样化的生态系统，复杂多变的地形，为生物的生存提供了广泛的生态位，也为其拥有较高的物种多样性创造了条件。然而，近年来随着人口数量的不断增加和经济的快速发展，这些区域的森林砍伐、栖息地破坏和环境污染等现象日益加剧，严重威胁生物的生存，很多物种可能还没有来得及被发现就已经灭绝。因此，在这一区域开展生物多样性的研究、获得其系统的认识显得尤为重要。

        湍蛙属Amolops现已发现近60个已知物种，是蛙科物种多样性的重要组成部分，广泛分布于中国南方和东南亚地区，其典型生境为山间溪流，中国是湍蛙物种分布最多的国家之一。由于其分布广、物种多样性高，一个全面而广泛的物种多样性评估研究极具挑战。此外，对湍蛙属的系统学研究从上个世纪末开始，主要依据形态学特征对湍蛙进行种组划分，并经历多次变动。在分子系统发育研究上，使用Sanger测序获得的基因片段，湍蛙属系统发育研究取得了一定进展，重新厘定了一些物种所处的种组位置，但是湍蛙内部的系统发育关系，特别是基部支系，一直没有得到很好的解析；在物种演化历史方面，至今几乎没有关于湍蛙属物种起源和演化的相关研究。因此亟待开展一个全面的物种多样性和系统发育研究。

      日前，中山大学张鹏&王英永团队和中国科学院昆明动物所车静团队分别在《Molecular Phylogenetics and Evolution》上发表湍蛙属相关文章，分别为Zeng et al. (2020) “Phylogenetic relationships of the Chinese torrent frogs (Ranidae: Amolops) revealed by phylogenomic analyses of AFLP-Capture data” (https://doi.org/10.1016/j.ympev.2020.106753)和Wu et al. (2020) “A combined approach of mitochondrial DNA and anchored nuclear phylogenomics sheds light on unrecognized diversity, phylogeny, and historical biogeography of the torrent frogs, genus Amolops (Anura: Ranidae)” (https://doi.org/10.1016/j.ympev.2020.106789)。

       Zeng et al. (2020) 的工作针对中国分布的湍蛙属物种，在49个湍蛙分布地共收集了70份样品，代表了22个已知中国物种 (约占中国分布的湍蛙属物种的62%) 和未定种，使用AFLP-Capture序列捕获技术获得了242个核基因和全线粒体基因组数据，并通过完整的线粒体基因组数据结合了106个NCBI的湍蛙样本的序列，得到了多套用于研究中国湍蛙演化历史的数据集。Wu et al. (2020) 的研究联合国内外多家单位科研人员聚焦于整个湍蛙属，共获得136份湍蛙属物种的样品，结合NCBI中的数据，囊括了44个已知物种（占湍蛙属已描述物种的3/4）和多个未定种，基于线粒体数据 (COI、16S、和ND2) 和探针杂交富集 (Hybrid enrichment) 的高通量测序方法获得批量核基因序列 (330个核基因)。双方的研究均经过系统的野外考察和长期的样本积累，使用了最新的目标序列捕获测序的方法（AFLP-Capture和探针杂交富集），结合多种类型（线粒体、核基因）的数据探讨了湍蛙物种的多样性与系统发育关系，推演出其演化历史蓝图，并对其种组划分和系统演化进行了探讨，提出了新的见解。这两个研究的主要结果内容摘录如下：

        1. Wu et al. (2020) 基于贝叶斯基因树的单系性和遗传距离以及mPTP的物种界定分析支持湍蛙属存在9个疑似新种，其中7个分布于喜马拉雅山地区 (图1)。 Zeng et al. (2020) 的研究中使用贝叶斯物种界定法（BPP）亦发现湍蛙属存在疑似新种。双方的研究均表明湍蛙的多样性远被低估。

 

                                                                                                                                                   

                                                                                 图1 基于线粒体 (COI、16S和ND2) 揭示湍蛙属的隐存多样性。黑色圆圈表示喜山区域分布的隐存种。图片来源于Wu et al. (2020)

 

        2. Zeng et al. (2020) 的研究表明中国分布的湍蛙物种按照明显的地理格局分为东部支系和西部支系 (图2)。东部支系包含华南湍蛙种组 (A. ricketti group)、戴云湍蛙种组 (A. daiyunensis group) 和海南湍蛙种组 (A. hainanensis group)，且三个种组均为单系；而西部支系包含此前认定的四川湍蛙种组 (A. mantzorum group)、山湍蛙种组 (A. monticola group) 和西域湍蛙种组 (A. marmoratus group)，但均不为单系。在结合了其他国家地区的样品后，Wu et al. (2020) 得到整个湍蛙属系统发育关系，双方的系统发育结果基本一致，但Wu et al. (2020) 的杂交富集数据支持山湍蛙种组的单系性 (图3B)。

        3. Zeng et al. (2020) 和 Wu et al. (2020) 两个工作均提出需要对湍蛙传统的种组划分进行重新厘定。Wu et al. (2020) 结合分子系统学研究以及物种形态和地理分布特征，明确对湍蛙属种组进行了重新厘定，建议修订为8个种组：包括已知的华南湍蛙种组、戴云湍蛙种组、海南湍蛙种组、山湍蛙种组；为了消除西域湍蛙种组和四川湍蛙种组的并系，建立了一个新的种组绿点湍蛙种组 (A. viridimaculatus group)，同时将"Dubois' (1992)"建立的亚属Amo修订为A. larutensis group (图3)。

 

                                                                                                        

                                                                                                                             图2 基于242个核基因推断中国湍蛙的系统发育关系。图片来源于Zeng et al. (2020)

   

                                                                                                              

                                                                                          图3 湍蛙属的系统发育关系评估。A图是基于线粒体数据 (COI、16S和ND2)，B图是基于杂交富集数据。图片来源于Wu et al. (2020) 

 

        4. 研究均表明湍蛙属起源于东南亚。Zeng et al. (2020) 生物地理研究主要是针对中国分布的湍蛙，同时结合NCBI中线粒体数据的分析结果表明分布于泰国、越南和马来半岛的支系位于湍蛙属的基部，推测湍蛙属起源于东南亚地区，随后向北扩散。该研究表明中国湍蛙的祖先起源于东南亚，一支扩散到越南和海南岛，进入到中国东部，形成中国湍蛙的东部支系；另一支扩散沿中南半岛西部向青藏高原南部扩散，形成中国湍蛙的西部支系 (图4)。此外，Zeng et al. (2020) 研究推测四川湍蛙种组内部物种的快速分化，与青藏高原的隆起有关，而海南湍蛙种组的形成则可能与海南岛与大陆的分离事件相关。Wu et al. (2020) 基于对整个湍蛙属的研究表明分布于泰国、越南和马来半岛支系并不是位于湍蛙属的基部，但生物地理的研究也显示湍蛙属起源于东南亚，随后分别扩散进入喜马拉雅山和中国东部地区，然后进入喜山的支系进一步扩散到横断山区 (图5)。其中扩散进入中国东部地区的祖先物种形成了目前中国湍蛙的东部支系，扩散到喜山和横断山区的形成了中国湍蛙的西部支系，支持Zeng et al. (2020) 研究结果。同时Wu et al. (2020) 的研究还发现喜山地区支系近期多次返回扩散至东南亚区域 (图5)。此外，Wu et al. (2020) 推测湍蛙属的多样化可能与更新世/中新世时期印度洋板块和欧亚板块碰撞造成的地形异质性以及中新世的气候变化相关。

 

                                                                                                                

                                                                                                                                                      图4 中国湍蛙的时空演化模式。图片来源于Zeng et al. (2020)

 

 

                                                                                                                     

                                                                                                                                                   图5 湍蛙属的时空演化模式。图片来源于Wu et al. (2020)

 

          总的来说，这两篇文章得到的系统发育关系可互相参考、借鉴，对未来学者理解湍蛙属的演化历史有极大帮助。同时，这两项研究也为湍蛙属进一步的分类研究奠定了基础，完善了湍蛙属的生命之树，促进了人们对亚洲两栖类物种的多样性和进化蓝图的理解。

编辑：吴云鹤

审核：沈文菁