郝宇波 金紅 楊林 李可欣,3 胡義波,3*

(1 中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所動(dòng)物生態(tài)與保護(hù)生物學(xué)院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100101)(2 河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，保定071002)(3 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100049)

雪豹(Panthera uncia)隸屬食肉目(Carnivora)、貓科(Felidae)、豹亞科(Pantheriinae)、豹屬(Panthera)。雪豹作為青藏高原及其周邊區(qū)域食物鏈的頂端物種，維持著高原地區(qū)脆弱的生態(tài)系統(tǒng)平衡(Weckworth,2021)，發(fā)揮著旗艦物種和傘護(hù)物種的保護(hù)作用。雪豹通常分布在海拔3 000～4 500 m的高山地區(qū)，主要生活在陡峭的懸崖、山脊和巖石灘(Jackson and Ahlborn,1989)。目前，雪豹的分布區(qū)從南到北貫穿了喜馬拉雅山、青藏高原地區(qū)、亞洲中部山地以及西伯利亞高原，在12個(gè)國(guó)家均有分布。在中國(guó)分布廣泛，遍及8個(gè)省區(qū)，中國(guó)的雪豹棲息地面積最大，占雪豹棲息地總面積的60%以上(McCarthy and Chapron,2003；中國(guó)雪豹保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，2018；劉沿江等，2019)。近期一項(xiàng)種群遺傳學(xué)研究建議，按照遺傳差異和地理隔離，可將雪豹分為3個(gè)亞種：北部亞種、中部亞種和西部亞種(Janeckaet al.,2017)。

隨著分子生物學(xué)技術(shù)和野外監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，研究瀕危野生動(dòng)物分布和種群數(shù)量似乎并不再那么困難。但是，迄今為止，全球仍沒(méi)有對(duì)雪豹野外種群數(shù)量的準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)，原因主要是雪豹活動(dòng)較為隱蔽，在高山分布極其分散，不能全方位捕捉其活動(dòng)范圍等。研究資料顯示，全球雪豹數(shù)量估計(jì)為4 678～8 745 只(McCarthyet al.,2016)，其中中國(guó)雪豹種群數(shù)量2 000～2 500只，約占全球雪豹種群數(shù)量的50% (Riordan and Shi,2016；中國(guó)雪豹保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，2018)。根據(jù)2016 年的估計(jì)數(shù)據(jù)(Mc-Carthyet al.,2016)，IUCN 2017年將雪豹的保護(hù)級(jí)別由瀕危(EN)降為易危(VU)。盡管雪豹瀕危等級(jí)被下調(diào)，但是雪豹保護(hù)工作仍需繼續(xù)推進(jìn)，才能維持目前的保護(hù)成果(Mallon and Jackson,2017)。雪豹仍面臨著棲息地改變、人為活動(dòng)干擾以及食物減少等生存威脅(Snow Leopard Network,2014;Di Mininet al.,2016;McCarthyet al.,2017)。雪豹種群遺傳分化的出現(xiàn)也反映了棲息地破碎化對(duì)野生雪豹種群的影響(Janeckaet al.,2017)。為促進(jìn)和開(kāi)展雪豹的科學(xué)保護(hù)，現(xiàn)對(duì)雪豹的保護(hù)遺傳學(xué)和基因組學(xué)研究現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

1 雪豹非損傷性遺傳學(xué)研究

非損傷性遺傳學(xué)研究已經(jīng)應(yīng)用在保護(hù)生物學(xué)諸多方面，如物種識(shí)別、個(gè)體識(shí)別、種群數(shù)量估計(jì)和性別鑒定等。由于棲息地的破壞以及人類(lèi)活動(dòng)等影響，雪豹種群密度低，且呈斑塊狀分布(Nowell and Jackson,1996)。因此，采用傳統(tǒng)的組織或血液采樣方法進(jìn)行雪豹的科學(xué)研究，顯然無(wú)法適應(yīng)雪豹當(dāng)今的保護(hù)形勢(shì)。雪豹習(xí)慣于在沒(méi)有植被或落葉的地方排泄，糞便容易被發(fā)現(xiàn)，且高山環(huán)境寒冷干燥，糞便DNA 能夠保存更長(zhǎng)的時(shí)間，因此非損傷性遺傳取樣法適用于雪豹調(diào)查研究(Janeckaet al.,2007)；由于雪豹糞便可以在其生存環(huán)境中存在幾周至數(shù)月不等，這種方法相對(duì)于紅外相機(jī)等方法更容易發(fā)現(xiàn)分布較分散的雪豹個(gè)體(Jackson and Ahlborn,1989;Janeckaet al.,2008,2011)。

對(duì)野外收集的雪豹糞便樣本首先需要進(jìn)行物種鑒定。物種鑒定常選擇Cyt b、CoxI等線粒體序列片段為鑒定分子標(biāo)記，進(jìn)行PCR 擴(kuò)增和測(cè)序，然后將目的序列在公共數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行檢索，從而達(dá)到物種鑒別的目的(Farrellet al.,2000)。確定糞便來(lái)源為雪豹后，利用核微衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行個(gè)體識(shí)別，以確定這些糞便是否來(lái)自于同一個(gè)體。Waits等(2007)和Janecka 等(2008)利用設(shè)計(jì)的微衛(wèi)星引物對(duì)雪豹糞便DNA 進(jìn)行PCR 擴(kuò)增，PCR 產(chǎn)物測(cè)序后進(jìn)行基因分型分析，通過(guò)多個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)聯(lián)合以區(qū)分個(gè)體。對(duì)鑒定個(gè)體后的雪豹糞便樣本進(jìn)行性別鑒定，可使用貓科動(dòng)物特異性引物擴(kuò)增AMELY基因的內(nèi)含子片段，如果擴(kuò)出陽(yáng)性PCR 產(chǎn)物，則判定為雄性(Murphyet al.,1999)。

收集到足夠數(shù)量的糞便樣本就可以開(kāi)展種群數(shù)量和密度的估計(jì)。張于光等(2008) 在印度西北部(Ladakh)、蒙古國(guó)南部(南Gobi)和中國(guó)青海3個(gè)雪豹分布區(qū)收集到109 份糞便樣品，使用7 對(duì)微衛(wèi)星引物進(jìn)行個(gè)體識(shí)別，最終分別識(shí)別到17 只、11 只和3 只雪豹個(gè)體。周蕓蕓等(2014) 在三江源國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、羌塘國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)和甘肅黨河南山地區(qū)收集到190 份雪豹糞便，使用8 對(duì)微衛(wèi)星引物進(jìn)行個(gè)體識(shí)別，最終鑒定這些糞便來(lái)自48 只雪豹個(gè)體。張于光等(2019)收集到86 份雪豹糞便，使用15 對(duì)微衛(wèi)星引物進(jìn)行個(gè)體識(shí)別，最終鑒定來(lái)自祁連山國(guó)家公園雪豹26只、來(lái)自三江源國(guó)家公園雪豹15只。Aruge 等(2019) 在來(lái)自巴基斯坦的50 份糞便樣品中識(shí)別出33 份糞便來(lái)自雪豹，使用7對(duì)微衛(wèi)星引物鑒定出25只雪豹個(gè)體。

2 雪豹的系統(tǒng)發(fā)生地位

現(xiàn)存的貓科動(dòng)物在除南極洲和大洋洲以外的其他地區(qū)均有分布，它們的祖先可能起源于1 100萬(wàn)年前中新世后期的東南亞(Johnsonet al.,2006)。在貓科動(dòng)物中，對(duì)豹屬的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系認(rèn)識(shí)比較混亂，其中雪豹的系統(tǒng)發(fā)生地位也存在較大分歧(Johnsonet al.,2006)。

Gray (1854) 將雪豹獨(dú)立成屬，定名為雪豹屬(Uncia)；之后，Pocock (1917,1930) 分出豹亞科，并將大型貓科動(dòng)物歸入其中，豹亞科中分為豹屬(Panthera)和雪豹屬。一些學(xué)者開(kāi)展形態(tài)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，雪豹的聲帶缺少一層厚厚的纖維彈性組織，所以不能像其它大型貓科動(dòng)物那樣“吼叫”，因此認(rèn)為雪豹應(yīng)歸入一個(gè)單獨(dú)的雪豹屬(Pocock,1917;Hemmer,1972;Peters,1980;Sunquist and Sunquist,2002)。

也有一些學(xué)者根據(jù)形態(tài)和分子證據(jù)，認(rèn)為雪豹應(yīng)歸為豹屬。第一，在形態(tài)學(xué)上，雪豹的骨骼和體型與豹屬的其它物種相似，盡管雪豹的形態(tài)特征尤其是鼻骨和聽(tīng)泡結(jié)構(gòu)與豹屬的一些典型物種有很大差別(魏磊等，2008)；第二，在染色體核型方面，雪豹的染色體核型與虎、豹等豹屬動(dòng)物極其相似，均為38 條染色體(魏磊等，2008)；第三，基于12S rRNA、Cyt b、16S rRNA、ND5、ND2和ND4等6 個(gè)線粒體基因，應(yīng)用最大似然法(Maximum Likelihood,ML)建立系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，將豹和雪豹認(rèn)定為關(guān)系最近的物種(圖1a) (Yu and Zhang,2005)。此后，Johnson 等(2006) 根據(jù)常染色體、X 染色體和Y 染色體上共30 個(gè)基因，使用ML 法進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育重建，發(fā)現(xiàn)雪豹和虎(P.tigris) 的親緣關(guān)系最近(圖1b)。Wei 等(2009) 基于線粒體12S rRNA、16S rRNA、ND2、ND4、ND5、ATP8和Cyt b等7 個(gè)線粒體基因3 816 bp 序列，使用ML 和貝葉斯法構(gòu)樹(shù)，支持獅(P.leo)和雪豹是姐妹物種，且雪豹與虎、豹、獅、美洲豹4個(gè)物種始終聚為一支，并獲得了很高的置信度支持(圖1c)。綜上，雪豹?dú)w為豹屬得到了較多分子證據(jù)的支持，但雪豹在豹屬內(nèi)部的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系有爭(zhēng)議，需要遺傳信息量更大的基因組數(shù)據(jù)和可靠的構(gòu)樹(shù)方法進(jìn)行全面系統(tǒng)的分析才能確定。

基因組尺度的分子數(shù)據(jù)分析顯示，雪豹與獅較近的親緣關(guān)系是由于歷史上雪豹與獅和豹的祖先的雜交引起的假象，不能反映雪豹真正的系統(tǒng)發(fā)育地位(Liet al.,2016)。Figueiró 等(2017) 測(cè)定了美洲豹(P.onca)基因組，結(jié)合已經(jīng)公布的虎基因組及獅和雪豹的基因組重測(cè)序數(shù)據(jù)，使用ML構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，結(jié)合分化時(shí)間的估計(jì)以及與Y 染色體標(biāo)記的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系一致性，認(rèn)為雪豹與虎具有最近的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系，且與美洲豹、豹、獅均歸為豹屬(圖1d)。

圖1 基于不同分子標(biāo)記和方法構(gòu)建的雪豹系統(tǒng)發(fā)生位置.(a)基于6 個(gè)線粒體基因使用ML 法構(gòu)建(Yu and Zhang,2005)；(b)基于常染色體、X 和Y 染色體共30個(gè)基因使用ML法構(gòu)建(Johnson et al.,2006)；(c)基于7個(gè)線粒體基因使用ML法和貝葉斯法構(gòu)建(Wei et al.,2009)；(d)基于全基因組數(shù)據(jù)使用ML法構(gòu)建(Figueiró et al.,2017)Fig.1 Phylogenetic position of snow leopard constructed based on different molecular markers and methods.(a)ML method construction based on six mitochondrial genes (Yu and Zhang,2005);(b) ML method construction based on 30 genes from autosome,X and Y chromosomes (Johnson et al.,2006);(c) ML and Bayesian method construction based on seven mitochondrial genes (Wei et al.,2009);(d) ML method construction based on genome-wide data(Figueiró et al.,2017)

3 雪豹的遺傳多樣性

遺傳多樣性可反映物種演化潛力，可為瀕危物種種群續(xù)存提供應(yīng)對(duì)環(huán)境變化的遺傳潛力。周蕓蕓等(2015) 對(duì)青海省囊謙縣、治多縣以及甘肅省阿克塞縣3 個(gè)地區(qū)的36 份雪豹糞便DNA 樣品使用8對(duì)微衛(wèi)星引物進(jìn)行了遺傳多樣性研究，共檢測(cè)到57 個(gè)等位基因，有效等位基因數(shù)為2.190～5.488，平均等位基因數(shù)為7.130；期望雜合度(He) 為0.543～ 0.847，平均期望雜合度為0.759，期望雜合度較高；相比阿拉斯加棕熊(Ursus arctos)(He為0.27)(Paetkauet al.,1998)、阿爾卑斯灰狼(Canis lupus) (He為0.56) (Fabbriet al.,2007)、東北虎(P.t.altaica) (He為0.26) (Henryet al.,2009) 等其他瀕危哺乳動(dòng)物，雪豹遺傳多樣性較高。張于光等(2019) 在祁連山國(guó)家公園和三江源國(guó)家公園分別取樣，采用15 對(duì)微衛(wèi)星引物進(jìn)行個(gè)體識(shí)別，確定26只雪豹個(gè)體來(lái)自祁連山國(guó)家公園，15 只來(lái)自三江源國(guó)家公園。研究發(fā)現(xiàn)，祁連山國(guó)家公園雪豹有效等位基因數(shù)為2.346 ± 0.734，觀測(cè)雜 合 度(Ho) 為0.371 ± 0.237，He為0.541 ±0.161；三江源國(guó)家公園雪豹有效等位基因數(shù)為2.125±0.830，Ho為0.379±0.279，He為0.473±0.201。相較于三江源國(guó)家公園雪豹種群，祁連山國(guó)家公園的雪豹種群遺傳多樣性較高(表1)。

表1 基于微衛(wèi)星標(biāo)記評(píng)估的野生雪豹遺傳多樣性Table 1 Genetic diversity measures of wild snow leopards based on microsatellite markers

Aruge 等(2019)在巴基斯坦的5 個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行雪豹糞便取樣，使用7個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)進(jìn)行分型，成功擴(kuò)增33 份糞便DNA 樣本中的25 個(gè)(75.75%)，共鑒定68 個(gè)等位基因，顯示遺傳雜合度低。Janecka等(2008)基于在印度Ladakh、蒙古國(guó)Gobi 南部和中國(guó)青海收集的雪豹糞便樣品，遺傳多樣性統(tǒng)計(jì)分析表明，Gobi 南部的雪豹微衛(wèi)星遺傳多樣性低于Ladakh 種群。Ladakh 和Gobi 樣品的Ho分別為0.750 和0.510，He分別為0.580 和0.440。Janecka等(2014)在蒙古國(guó)Gobi、阿爾泰西部取樣，使用9個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)進(jìn)行雪豹的遺傳多樣性研究，得到平均等位基因數(shù)為3.6，Ho為0.477，He為0.504。Rozhnov 等(2011)在西伯利亞、印度和蒙古國(guó)等雪豹的自然棲息地進(jìn)行糞便取樣，經(jīng)物種和個(gè)體鑒別后最終確定29 只雪豹個(gè)體，使用33 個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)進(jìn)行分型，分析了雪豹的遺傳多樣性，發(fā)現(xiàn)總體樣本的平均等位基因數(shù)為3.625，Ho為0.598，He為0.547(表1)。

在線粒體標(biāo)記估計(jì)遺傳多樣性方面，Janecka等(2008) 獲得印度Ladakh、蒙古國(guó)Gobi 南部和中國(guó)青海3個(gè)雪豹群體的8個(gè)個(gè)體樣品，并進(jìn)行mtDNA 3 個(gè)編碼基因(Cyt b、ND5、ATP8) 及線粒體控制區(qū)擴(kuò)增測(cè)序，共測(cè)序1 445 bp 序列。其中3 個(gè)編碼基因共814 bp 的編碼區(qū)無(wú)序列變化，在631 bp的控制區(qū)序列發(fā)現(xiàn)3 個(gè)變異位點(diǎn)，定義了3 個(gè)單倍型，種群核苷酸多態(tài)性(π)為0.001 7，其中2種野生單倍型在印度Ladakh 均有發(fā)現(xiàn)，然而在中國(guó)青海和蒙古國(guó)Gobi南部?jī)蓚€(gè)區(qū)域中，每個(gè)區(qū)域只觀察到1種單倍型。周蕓蕓等(2014)對(duì)三江源國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、羌塘國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)和甘肅黨河南山地區(qū)的48 只雪豹個(gè)體使用mtDNACyt b遺傳標(biāo)記進(jìn)行了遺傳多樣性研究，定義了9 個(gè)單倍型，遺傳距離為0.009～ 0.058，核苷酸多樣性為0.006～0.025。

相比其它豹屬物種(表2)，野生雪豹具有較低的遺傳多樣性，但不同地區(qū)雪豹種群的遺傳多樣性可能因種群數(shù)量差異而相差較大(表1)，這需要不同的遺傳多樣性保護(hù)策略。

表2 豹屬物種的遺傳多樣性比較Table 2 Comparison of genetic diversity among Panthera species

4 雪豹系統(tǒng)地理格局、種群遺傳結(jié)構(gòu)與亞種分化探討

雪豹亞種的劃分長(zhǎng)期存在爭(zhēng)議。Riordan 等(2015)建議雪豹分為南北兩個(gè)地理種群：青藏高原西南部、西喜馬拉雅、喀喇昆侖、帕米爾及天山山脈種群，阿爾泰山—薩彥山脈種群。然而，Kitchener 等(2017) 認(rèn)為全球雪豹是一個(gè)種群，沒(méi)有亞種分化。Janecka 等(2017)基于對(duì)70只雪豹個(gè)體的33 個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)進(jìn)行基因分型，根據(jù)種群遺傳結(jié)構(gòu)和地理隔離，將雪豹分為3 個(gè)亞種：(1)P.u.irbis北部亞種(阿爾泰地區(qū))；(2)P.u.uncioides中部亞種(喜馬拉雅核心區(qū)域、青藏高原地區(qū))；(3)P.u.uncia西部亞種(天山、帕米爾、跨喜馬拉雅地區(qū))。

但是，Senn 等(2018) 認(rèn)為雪豹分為3 個(gè)亞種尚存在爭(zhēng)議，原因是Janecka 等(2017)的研究缺乏足夠的樣本量；在638 bp mtDNA 序列中幾乎沒(méi)有發(fā)現(xiàn)變異。并且Senn 等(2018) 認(rèn)為3 個(gè)主要的遺傳種群并不構(gòu)成單獨(dú)的亞種，而只是揭示了種群遺傳結(jié)構(gòu)，且這3個(gè)亞種沒(méi)有明顯的地理障礙等生物地理學(xué)證據(jù)支持。隨后，Janecka 等(2018) 對(duì)Senn 等(2018) 提出的問(wèn)題做出了回應(yīng)。首先，他們認(rèn)為，與大部分其它貓科亞種的分類(lèi)文獻(xiàn)相比，他們使用的樣品數(shù)量和分子標(biāo)記是足夠的。其次，他們認(rèn)為：第一，mtDNA 在種群出現(xiàn)瓶頸期后變異水平會(huì)下降；第二，由于遺傳漂變的影響；第三，在沒(méi)有核DNA信息的情況下，在mtDNA分析中，雄性偏向的擴(kuò)散和雜交在很大程度上是未被發(fā)現(xiàn)的，而盡管核DNA 存在分歧，但古老的母系雜交事件可能仍然存在。相比33個(gè)核微衛(wèi)星位點(diǎn)，線粒體DNA不是判定亞種分化的主要依據(jù)。再次，遺傳混合已經(jīng)發(fā)生在了諸多貓科動(dòng)物中(Liet al.,2016)，許多貓科動(dòng)物亞種中都出現(xiàn)了遺傳混合，如獅兩個(gè)亞種P.l.leo和P.l.melanochaita仍存在遺傳混合，也得到Kitchener 等(2017) 的認(rèn)可。在生物地理學(xué)方面，他們認(rèn)為天然屏障確實(shí)存在，雪豹北部亞種在南面有戈壁沙漠，西面有準(zhǔn)噶爾盆地作為天然屏障，并且相關(guān)文獻(xiàn)也顯示有地理屏障的存在可支持3個(gè)亞種的劃分。

盡管雪豹3個(gè)亞種的分類(lèi)獲得了一定支持，但雪豹亞種的確定還需要更深入的研究來(lái)厘清。

5 雪豹的演化歷史

雪豹的演化歷史與青藏高原環(huán)境變化密切相關(guān)。Janczewski 等(1995)使用12S rRNA 和Cyt b基因?qū)Ρ獙俚姆只瘯r(shí)間進(jìn)行了估計(jì)，估計(jì)豹屬在最近3 百萬(wàn)年前(MYA) 分化。Bininda-Emonds 等(1999)基于組合系統(tǒng)發(fā)育信息認(rèn)為豹的現(xiàn)存物種的分化時(shí)間約在4.2—2.1 MYA，雪豹分化的時(shí)間是4.63 MYA (4.8—1.2 MYA) (Hemmeret al.,1978;Wayneet al.,1989)。青藏高原在8 MYA 前后發(fā)生了強(qiáng)烈的環(huán)境變化(Kroonet al.,1991)。此時(shí)，起源于亞洲的豹屬動(dòng)物在11.3 MYA或12.06 MYA已與其它貓科動(dòng)物分化(Weiet al.,2011;Figueiróet al.,2017)。

青藏高原的隆升事件主要分為3個(gè)階段，分別是距今3.6 MYA、2.6 MYA 和1.7 MYA，其中青藏高原強(qiáng)烈隆升的開(kāi)始時(shí)間存在爭(zhēng)議，國(guó)內(nèi)學(xué)者認(rèn)為發(fā)生在3.6 MYA(Liet al.,2001)，而國(guó)外學(xué)者則認(rèn)為主要發(fā)生在8 MYA(Kroonet al.,1991)。在此時(shí)間段內(nèi)發(fā)生的地質(zhì)構(gòu)造和強(qiáng)烈隆升事件對(duì)青藏高原的形成和氣候變化影響顯著(Liet al.,2001)。An等(2001)和Li等(2001)均認(rèn)為3.6 MYA以后亞洲冬季風(fēng)形成，并在2.6 MYA 以后開(kāi)始盛行，這可能是由于青藏高原在3.6 MYA 前后的強(qiáng)烈隆升引起。青藏高原西北部隆升和柴達(dá)木盆地形成時(shí)期發(fā)生在4.5—3.5 MYA (Zhenget al.,2000;Anet al.,2001;Liet al.,2001)，雪豹?jiǎng)t在此時(shí)期與豹屬其它動(dòng)物開(kāi)始分化，其原始祖先進(jìn)入了崛起的青藏高原，由于某種特殊或偶然的機(jī)遇，開(kāi)始了其在高原環(huán)境中的生存斗爭(zhēng)，這是雪豹進(jìn)化的第一個(gè)階段(Weiet al.,2011)。在約2.6 MYA，這段時(shí)間亞洲季風(fēng)氣候逐漸穩(wěn)定，雪豹開(kāi)始逐漸適應(yīng)青藏高原的環(huán)境，這是雪豹進(jìn)化的又一重要階段(Liet al.,1996;Weiet al.,2011)。此后，在大約1.7 MYA 這段時(shí)間，青藏高原氣候又發(fā)生了劇烈變化，接近于現(xiàn)在的環(huán)境，原分布于高原地區(qū)的雪豹向周邊地區(qū)擴(kuò)散(Liet al.,1996;Weiet al.,2011)。

雪豹的種群歷史動(dòng)態(tài)研究顯示，雪豹?dú)v史上經(jīng)歷了兩次快速的種群數(shù)量下降過(guò)程。Figueiró 等(2017)基于美洲豹、豹、雪豹、虎、獅的全基因組測(cè)序結(jié)果，使用PSMC方法對(duì)每個(gè)物種的種群歷史進(jìn)行重構(gòu)，發(fā)現(xiàn)在大約30 萬(wàn)年前到10 萬(wàn)年前，這5個(gè)物種的種群數(shù)量都在下降。在10萬(wàn)年前到2萬(wàn)年前之間，雪豹的種群數(shù)量趨于穩(wěn)定。在2萬(wàn)年前雪豹的種群數(shù)量又開(kāi)始下降。其種群歷史動(dòng)態(tài)與更新世冰期周期性變化密切相關(guān)。

6 雪豹適應(yīng)性演化

雪豹為適應(yīng)其棲息環(huán)境，滿(mǎn)足其生存繁衍需要，演化出一系列特征。如雪豹為了抵御嚴(yán)寒，演化出了很厚的毛發(fā)；為了便于捕獵，其毛色逐漸與青藏高原棲息環(huán)境相適應(yīng)，它的尾長(zhǎng)度接近與身體等長(zhǎng)，以在崎嶇的巖石上跳躍時(shí)保持身體平衡。

雪豹長(zhǎng)期棲息在青藏高原，能夠適應(yīng)高海拔低溫、低氧和強(qiáng)紫外線的嚴(yán)酷環(huán)境。Cho 等(2013)檢測(cè)了哺乳動(dòng)物EGLN1和EPAS1基因的氨基酸突變替換，發(fā)現(xiàn)雪豹在這兩個(gè)基因中都有獨(dú)特的氨基酸變化，EGLN1基因在哺乳動(dòng)物中高度保守，但是雪豹該基因的第39位賴(lài)氨酸(Lys)替換成了甲硫氨酸(Met)；雪豹EPAS1也有2 個(gè)氨基酸特異性變化，而這在其它參與比較的物種中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。因此，推測(cè)EGLN1和EPAS1的氨基酸改變可能與適應(yīng)高原環(huán)境有關(guān)。Figueiró 等(2017)使用位點(diǎn)模型和支位點(diǎn)模型研究了豹屬5 個(gè)物種的正選擇信號(hào)，發(fā)現(xiàn)基于支位點(diǎn)模型，157 個(gè)基因呈現(xiàn)物種特異的正選擇信號(hào)，其中包括雪豹可能適應(yīng)高原低氧的基因UHFR1、與視覺(jué)和嗅覺(jué)相關(guān)的基因IKBKG。

另外，Janecka 等(2020)從虎和雪豹的肺、皮膚和肌肉組織中提取了RNA，分析了兩個(gè)候選基因HIF1A、EPAS1和兩個(gè)已知被HIF1A和EPAS1上調(diào)的基因(ARNT、VEGFA) 的表達(dá)情況，其中HIF1A由EGLN1控制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雪豹肺組織中VEGFA表達(dá)上調(diào)，而VEGFA控制著新毛細(xì)血管(血管生成) 的發(fā)展，VEGFA高表達(dá)導(dǎo)致的肺毛細(xì)血管化增加可能改善雪豹在高海拔地區(qū)的呼吸換氣功能，以適應(yīng)高原低氧環(huán)境。

7 雪豹基因組特征

Zhou等(2021a)測(cè)序組裝了雪豹基因組，分析了雪豹基因組中微衛(wèi)星標(biāo)記的特征，將其與其它豹屬物種的微衛(wèi)星標(biāo)記特征進(jìn)行了比較。鑒定雪豹微衛(wèi)星數(shù)量為1 323 721 個(gè)，數(shù)量低于獅、豹和美洲豹，但高于虎；單核苷酸類(lèi)型微衛(wèi)星最多，而六核苷酸類(lèi)型微衛(wèi)星最少；GC 含量在三核苷酸類(lèi)型微衛(wèi)星中最高，在單核苷酸類(lèi)型微衛(wèi)星中最低。大多數(shù)含有微衛(wèi)星的基因僅在一個(gè)位置上存在微衛(wèi)星，因此可以推斷，即使基因內(nèi)串聯(lián)重復(fù)可以產(chǎn)生功能變異，每個(gè)基因的微衛(wèi)星數(shù)量也是有限的。通過(guò)對(duì)編碼區(qū)具有微衛(wèi)星的基因進(jìn)行功能分析，發(fā)現(xiàn)了與代謝過(guò)程和免疫系統(tǒng)有關(guān)的基因，推測(cè)可能與高海拔適應(yīng)有關(guān)。

嗅覺(jué)在貓科動(dòng)物適應(yīng)中扮演著重要角色。嗅覺(jué)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，它始于嗅覺(jué)上皮內(nèi)的專(zhuān)用嗅覺(jué)受體與揮發(fā)性氣味分子的特異性結(jié)合，在哺乳動(dòng)物的生存中起著關(guān)鍵作用。Zhou等(2021b)對(duì)雪豹的嗅覺(jué)受體基因進(jìn)行了全基因組水平的鑒定和表征，并將其與其它豹屬物種進(jìn)行了比較。在雪豹、獅、美洲豹、豹和虎中分別鑒定出213 個(gè)、294 個(gè)、624 個(gè)、305 個(gè)和253 個(gè)功能性嗅覺(jué)受體基因，發(fā)現(xiàn)了115 個(gè)共有基因簇和5 個(gè)雪豹特有基因簇；通過(guò)與人類(lèi)蛋白質(zhì)序列的相似性比較，確定了雪豹某些嗅覺(jué)受體基因的潛在氣味特異性。雪豹嗅覺(jué)受體基因在豹屬物種中數(shù)量最少，是否與高原環(huán)境適應(yīng)有關(guān)，需要進(jìn)一步深入研究。

8 總結(jié)與展望

雪豹是青藏高原及其周邊區(qū)域野生動(dòng)物保護(hù)的旗艦物種和傘護(hù)物種，保護(hù)雪豹是維持這一脆弱生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的關(guān)鍵。對(duì)雪豹遺傳多樣性水平及其種群遺傳結(jié)構(gòu)的掌握對(duì)于指導(dǎo)其保護(hù)行動(dòng)至關(guān)重要?？偟膩?lái)說(shuō)，相比其它豹屬物種，野生雪豹具有較低的遺傳多樣性和演化潛力。但值得關(guān)注的是，基于微衛(wèi)星標(biāo)記的種群遺傳結(jié)構(gòu)顯示，全球雪豹目前可被分為3個(gè)亞種，說(shuō)明這些遺傳種群或亞種的基因流因地理障礙及人類(lèi)活動(dòng)受到一定程度的阻礙。另外，雪豹分布較廣，因此一些低密度的小種群需要加強(qiáng)遺傳監(jiān)測(cè)，基于糞便的非損傷性的保護(hù)遺傳學(xué)研究可以發(fā)揮重要作用。糞便除了可以獲得雪豹的遺傳信息外，還可以對(duì)雪豹的食性進(jìn)行分析。食性對(duì)于了解獵物的組成及動(dòng)態(tài)，預(yù)測(cè)捕食者與獵物之間的種群動(dòng)態(tài)變化，進(jìn)而制定有效的保護(hù)措施很重要(Muhammadet al.,2011)。

保護(hù)基因組學(xué)相對(duì)于保護(hù)遺傳學(xué)，不僅具有保護(hù)遺傳學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，可以研究遺傳多樣性、種群遺傳結(jié)構(gòu)等科學(xué)問(wèn)題，還可以分析蛋白編碼基因，研究雪豹的適應(yīng)性演化和局域種群適應(yīng)問(wèn)題，也能利用全基因組水平遺傳變異信息重構(gòu)瀕危物種從古至今的種群動(dòng)態(tài)歷史(魏輔文等，2021)。對(duì)于雪豹亞種分化仍存爭(zhēng)議的問(wèn)題，可以考慮采用種群基因組學(xué)方法從基因組水平來(lái)進(jìn)一步證實(shí)(Huet al.,2020;Yanget al.,2022)。此外，基因組水平研究還可以分析鑒定遺傳純合的ROH 區(qū)段(Runs of homozygosity)以及蛋白編碼基因上的有害變異，以估計(jì)各個(gè)遺傳種群的近交程度和有害變異的水平，從而結(jié)合遺傳多樣性可以深入預(yù)測(cè)雪豹種群的遺傳演化潛力(Huet al.,2020;Yanget al.,2022)。目前，開(kāi)展瀕危動(dòng)物保護(hù)基因組學(xué)研究，主要依賴(lài)于歷史皮張、死亡動(dòng)物的組織及活體血液等樣本的收集，而利用新鮮糞便樣品開(kāi)展高通量測(cè)序以獲得宿主動(dòng)物足夠的測(cè)序數(shù)據(jù)仍是一個(gè)挑戰(zhàn)，成功的研究很少。目前已有一些新方法如雜交捕獲法、MBD 富集法可從糞便樣品中富集宿主DNA(王李玲等，2021)，未來(lái)可嘗試用于雪豹新鮮糞便的宿主DNA 富集研究，進(jìn)而開(kāi)展基于糞便的保護(hù)基因組學(xué)研究。

越來(lái)越多的研究顯示，宿主演化與其腸道微生物的作用是分不開(kāi)的，腸道微生物的研究為物種的適應(yīng)性進(jìn)化機(jī)制提供了一個(gè)全新的視角(魏輔文，2016)。腸道微生物對(duì)于宿主的代謝、營(yíng)養(yǎng)利用乃至健康有著重要的影響(Turnbaughet al.,2006;Leser and Molbak,2009;Buddington and Sangild,2011;Degnanet al.,2012)。因此，針對(duì)瀕危動(dòng)物的保護(hù)宏基因組學(xué)交叉學(xué)科應(yīng)運(yùn)而生(Weiet al.,2019)。雪豹腸道微生物在其高原適應(yīng)和肉食適應(yīng)中發(fā)揮怎樣的作用？地理跨度很大的不同雪豹種群，其腸道微生物結(jié)構(gòu)和功能是否存在較大的差異？這些問(wèn)題亟需開(kāi)展相關(guān)研究，進(jìn)而可從腸道微生物的視角，提出科學(xué)的雪豹保護(hù)措施。