从爱知到昆明｜是什么左右了生物多样性

一个物种的个体数量减少到一定程度后容易灭绝，但如果数量多就一定代表种群安全吗？

这个问题与“基因多样性”有着密切的关联。

“基因”是有遗传效应的DNA片段，是生物遗传的最基本单位。DNA由无数个脱氧核糖核苷酸构成，每个脱氧核糖核苷酸上的碱基[包括腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）、胞嘧啶（C）四种]连在一起后构成了巨大的遗传情报。

联合国《生物多样性公约》（CBD）的缔约方大会中，遗传资源（各个物种的遗传情报）一直都是一个重要话题。一般衡量生物多样性的丰富程度要看基因或遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性，其中基因或遗传多样性是最小维度，衡量着物种内部的多样性和健康程度，在物种保育的研究和工作中有着重要的地位。

物种的个体数量与基因多样性

如果把遗传情报看作物种与环境比试时的招数，多样的招数可以给物种提供随机应变各种环境的能力，提高物种的生存率；招数单一——基因多样性低的话就容易被打败。当环境急剧变化，物种适应、进化的速度追赶不上时，其个体数量就会急剧减少，物种内部的基因多样性会迅速降低。少量个体之间的近亲繁殖也会带来有害基因的蓄积，如此的循环机制将物种一步步带到灭绝。

如果环境比较稳定，适应了如此环境的物种，其基因多样性水平可能偏低但却足够优秀。如果一直在稳定的环境下，该物种会繁荣地发展下去，如果环境突然改变就会措手不及，极有可能走向灭绝。在环境因人为因素剧烈变化的这个时代，这样的悲剧可能随时都会上演。

阿尔卑斯旱獭就是一例。

生活在欧洲中南部高山上的这些小动物现存个体高达十多万，如果看可繁殖的个体数量，它们并不濒危，无需担心。然而2019年发表在《现代生物学（Current biology）》的一项研究通过对多个个体的基因组测序，发现它们的基因多样性在哺乳动物中位于最低的那一级，其应对突变环境的能力令人堪忧。

究其原因，竟是因为它们经历了数次气候变化并成功在高原与较冷的多次冰河期生存下来。这种强大的适应性却也导致了它们基因库的缩小、基因突变率的降低，最终导致遗传多样性难以增加。曾在冰河期广泛分布的阿尔卑斯旱獭，现今只生活在了与当时气候环境类似的中南欧山脉。虽然十几万年来一直适应得很好，保留了庞大的个体数，但在气候剧变的“人类世”，不知旱獭们、还有其他处于类似境地的物种还可否顺利闯关。

2016年，世界自然保护联盟（IUCN）将大熊猫在濒危物种红色名录中的等级从 “濒危”降为“易危”。的确，最近的第四次全国大熊猫个体数量调查（2011-2014年）显示，野生大熊猫有1864只，比低谷时期（1985-1988年）的1216只增加了648只；圈养个体也从164只增加到600只（2019年调查）。然而，藏在可喜的数字背后，是依旧严峻的现实。

由于公路、铁路、农田和人类居住地等的扩张，大熊猫栖息地破碎化严重，群体间的基因交流受阻，未来的基因多样性令人堪忧。栖息地的破碎化也严重影响可食竹林的面积和大熊猫的迁徙，减少了大熊猫在竹子开花死亡后成功迁徙到另一片新的健康竹林的可能性。在将来，气候变暖，如今的栖息地变得过热，大熊猫可能会向高海拔迁徙，然而竹子生长期长、扩散慢，很难保证食物的扩散能跟上大熊猫的步伐。

以基因多样性衡量物种濒危等级

一直以来IUCN红色目录关注的都是宏观的衡量指数：现有的个体数、有效群体大小、分布范围以及它们的变化。然而就如同阿尔卑斯旱獭和大熊猫，即使个体数量庞大、个体数量在增长，也不能保证这个物种就一定不会走向灭绝。

基因多样性对于物种的续航能力有很大的影响，是保护生物学需要更加关注的部分。2015年，有学者就曾提出以“杂合度降至四分之三所经历的世代数”的新标准，补充遗传方面的考量。“杂合度”是衡量基因多样性的主要指标之一，杂合度越高基因多样性也越高；杂合度降至四分之三所需的世代数越少，也就是基因多样性降低得越快，濒危等级越高。

物种亚种的划分与保育

谁和谁是同一个物种，亦或是不同的物种，这样看似基础科学的研究问题也会关系到实际的保育工作。形态学特征如今往往无法决定物种的划分，因为外表类似却在自然条件下互相不交配（生殖隔离）的也大有“种”在。这样的情况下，基因的区别大小成为了划分物种的新标准。如昆虫这样物种多样性十分高的类别，经常会有新的物种从以往的旧分类中被划出。甚至与我们近缘的哺乳动物也时不时有一些新种因为这样的原因被发现。

长颈鹿一直以来都按照如花纹这样的形态学特征被分为九个亚种。这意味着它们虽有不同，但隶属同一物种，彼此之间没有生殖隔离。然而2016年和2018年发表的根据多个基因位点的群体遗传学研究将长颈鹿分为了四个物种，种之间互相有生殖隔离。研究团队从整个非洲采集了近200份长颈鹿皮肤样本，采样覆盖了之前已知的长颈鹿的所有九个亚种。遗传分析表明，至少有四个高度不同的长颈鹿类群，这些类群间没有互相基因交换的证据，在野外不会相互之间进行交配，是四个不同的种，而它们最后的共同祖先可以追溯到40-200万年前。

虽然总体上长颈鹿还有十余万个体分布在非洲大陆上，然而划分为四个物种后，除了南方长颈鹿，其余三种的数量在过去三十年都在飞速骤减——北方长颈鹿降低95%，目前只有4000余头；网纹长颈鹿为60%；马赛长颈鹿减少52%。这项研究对于长颈鹿的保育工作有着重要意义，从保护一个数量还算庞大的物种，到保护四个数量正在骤减的物种，对长颈鹿保护的重视程度会有所提高，也会更加有针对性地开展对应的保育工作。

近些年知名度日渐上升的雪豹也存在着亚种划分的问题。2017年的一项用粪便样本进行的基因研究认为雪豹可以分为三个亚种：西方亚种（P. uncia uncia）、北方亚种（P. u. irbis）和中部亚种（P. u. uncioides），而造成亚种分化的原因可能是高山、盆地带来的地理隔离。

由于雪豹和其生存环境特性的原因，皮肤血液这样质量好的样本很难采集到，粪便样本便成了唯一能采集到的样本。但由于DNA在粪便样本中的劣化，长DNA序列的分析很难做到。而不够充分的分析产生的结果可能有偏差，这就给该研究结论的可信性带来了一定怀疑。究竟雪豹是否应该分为三个亚种？每个亚种又应该如何保护？圈养的不同亚种的个体之间的繁殖是应该停止，亦或是将雪豹整个物种的个体数量上涨作为最终目标？

从上个世纪中旬开始，DNA扩增、测序技术日益发展，遗传学在生态保育中的应用也逐渐普遍、深入，基因多样性作为生物多样性的最小维度越来越被重视。在做物种保育时，当然宏观的衡量指数有助于直观确认物种现有的生存能力。根据生活史，有效群体大小等的建模分析也可一定程度上预测物种今后的发展，但是基因多样性的角度同样重要。毕竟基因变异是生物进化的原动力，基因多样性也预示着物种潜在的适应新环境的能力。基因多样性水平如何，是多个物种，还是一个物种，还是由多个亚种构成，这些问题都左右着物种的濒危程度和保育工作的方向。

（作者齐惠元系日本京都大学保护生物学硕士在读，智库“北美小象君”成员。）