从分子系统学到生态位建模：Lumbriculus variegatus（环节动物门、带丝纲、蚯蚓科）的全球分布模式与进化历史

提出并验证了一种整合框架，通过分子系统发育、生态位建模、历史分布重建和基因组学证据协同分析，成功鉴别出全球分布的环节动物Lumbriculus variegatus中的两个独立进化物种，证实了生态位分化和基因组重组的关键作用。

　　

摘要

研究目的

本研究旨在提出并验证一种新的综合框架，用于识别和划分在广泛分布且形态保守的类群中存在的隐存物种。以全球分布的寡毛动物Lumbriculus variegatus作为模型系统。该框架超越了单一数据来源的局限性，通过结合分子系统发育学、生态位特征分析、历史生物地理重建和细胞遗传学证据，提供了对进化谱系及其分化机制的全面、多维度的验证。

研究地点

研究数据来源于全球2595个经过筛选的样本点，并在中国进行了额外的采样。

研究对象

Lumbriculus variegatus（环节动物门，带状蠕虫纲）。

研究方法

我们开发了一种“系统发育-生态位建模”工作流程：(1) 首先利用线粒体COI序列通过系统发育分析、单倍型网络分析和遗传距离计算来确定潜在的进化谱系；(2) 基于遗传鉴定样本的生物气候和高程数据，构建了一个环境判别模型，将所有样本记录生态分类到这些谱系中；(3) 对每个谱系构建了优化的MaxEnt生态位模型，并将其投影到末次冰盛期、中全新世和当前气候条件下，以重建其历史分布动态；(4) 通过流式细胞术和基因组测序得到的基因组大小估计结果为谱系分化提供了独立的细胞遗传学验证。

研究结果

该框架成功识别出L. variegatus中的两个深度分化、进化上独立的谱系（CI和CII）。它们之间的遗传距离（0.158）超过了保守的物种水平阈值。尽管这两个谱系存在复杂的跨大陆共存现象，但它们在生态位上存在显著差异：CI占据温暖湿润的生态位，而CII则适应了较凉爽的环极地区和高海拔地区。历史重建显示，这两个谱系在冰期期间有不同的避难所，并在冰期后有不同的扩散路径。基因组大小相差近九倍，这为它们不同的进化地位提供了强有力的独立支持。从末次冰盛期至今，生态位重叠度降低而地理重叠度增加，表明随着分布范围的扩大，它们的生态位也发生了分化。

主要结论

本研究成功提出并验证了一种强大的、可重复使用的框架，该框架整合了系统发育学、生态学、历史学和基因组学证据，以解决隐存物种的问题。将其应用于L. variegatus证实了其有效性，发现至少存在两个通过生态位分化和重大基因组重组维持的独立物种。这种综合方法克服了单一方法分析的局限性，为分类学上具有高隐存多样性和低扩散能力的类群提供了一种通用的物种划分方法。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

本研究的数据可在NCBI公开获取，网址为：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/