壮观的传奇：印度眼镜蛇（Naja naja Linnaeus, 1758）的系统发育与地理分布

《Molecular Phylogenetics and Evolution》：Spectacular Saga: Phylogenetics and phylogeography of the Indian spectacled cobra (Naja naja Linnaeus, 1758)

　　

保罗米·达姆·卡努杰纳（Paulomi Dam Kanunjna）|普拉萨德·戈帕尔克里希纳·贡德（Prasad Gopalkrishna Gond）|阿金卡亚·乌纳瓦内（Ajinkya Unawane）|卡蒂克·苏纳加尔（Kartik Sunagar）

印度科学研究所生态科学中心，班加罗尔，印度

摘要

眼镜蛇（Naja naja）是最具标志性和临床意义的蛇类之一，被认为是印度“四大毒蛇”之一，导致大量蛇咬伤死亡事件。作为一种分布几乎遍布全国的物种，N. naja在形态、行为和毒液成分上表现出显著的地理变异，但其进化历史、系统发育多样性和生物地理起源仍知之甚少。为了填补这一知识空白，我们从印度次大陆的主要生物地理区域选取了67个个体，对其核基因和线粒体标记（共9个位点）进行了测序。我们利用贝叶斯推断和最大似然法重建了系统发育关系，通过p距离估计评估了遗传变异，并通过物种界定分析评估了谱系边界。进一步利用时间校准的树和祖先区域重建技术研究了其系统地理结构。研究结果支持Naja属起源于非洲，并表明N. naja在中新世时期扩散到了南亚。与许多广泛分布的蛇类不同，N. naja在印度境内没有显示出任何系统地理分化的迹象，表明它主要是一个随机交配的大陆物种。相比之下，斯里兰卡的N. naja形成了一个遗传上独立的支系。总体而言，我们的研究为印度眼镜蛇的进化历史和系统地理多样性提供了新的见解，强调了研究广泛分布物种对于理解遗传变异模式的重要性。

引言

蛇类是爬行动物中进化最成功的类群之一，除了南极洲外，它们在全球范围内都有分布，栖息于多种生态系统中。印度拥有超过350种蛇类，其中约50种对人类具有临床意义（Figueroa等人，2016年；Whitaker等人，2004年），这些蛇类导致了大约58,000例与蛇咬伤相关的死亡案例，使印度成为全球蛇咬伤的高发地区（Suraweera等人，2020年）。眼镜蛇（Naja naja；Linnaeus，1758年）是印度四种最具临床重要性的蛇类之一，它们共同导致了大多数人类蛇咬伤中毒事件（Suraweera等人，2020年）。Naja属的其他物种也广泛分布于非洲和亚洲（Wallach等人，2009年）。形态学和分子研究表明，该属包含四个亚属：Naja Laurenti，1768年；Uraeus Wagler，1830年；Boulengerina Dollo，1886年；以及Afronaja Wallach、Wüster和Broadley，2009年。Naja亚属包含12个物种，也被称为“亚洲谱系”，这些物种从里海地区一直分布到东南亚及东南亚岛屿（Shi等人，2022年；Slowinski和Wüster，2000年；Wüster，1996年；Wüster和Thorpe，1991年；Wüster和Thorpe，1989年）。在这些物种中，N. naja分布于印度、巴基斯坦、孟加拉国、斯里兰卡和不丹，栖息于各种生态多样的环境中（Daniel，2002年；Das，2002年；Das和De Silva，2005年；Michigan，U.o.，1995年；Vattakaven等人，2016年；Wallach等人，2014年；Wüster，1998年；Wüster和Thorpe，1989年；Wüster和Tillack，2023年）。该物种的模式产地在最初描述时为“India orientali”（Linnaeus，1758年），但现在仅限于斯里兰卡（Wüster和Tillack，2023年）。

N. naja在不同地理区域的种群中表现出多种表型特征，包括体色、花纹和颈罩标记（Fellows，2018年；Patel等人，2022年；Rahul等人，2025年；Salunkhe和Gaikwad；Sawant等人，2022年）。基于这些观察，Deraniyagala提出了五个亚种：来自印度南部的N. naja madrasiensis、来自恒河平原的N. naja gangetica、来自印度西北部和巴基斯坦的N. naja indusi、来自巴基斯坦南部的N. naja karachiensis以及来自马哈拉施特拉邦的N. naja bombaya（Deraniyagala，1945年；Deraniyagala，1960年）。然而，根据多变量形态测量分析，后续研究将所有种群归为同一物种N. naja（Wuster和Thorpe，1992年）。同样，Deraniyagala将Naja naja polyocellata描述为与斯里兰卡眼镜蛇相关的独特颜色类型，其特征是颈罩上有额外的眼状斑纹（Deraniyagala，1939年）。最近的一项研究表明，斯里兰卡的样本在基因上与来自巴基斯坦和尼泊尔的有限大陆样本存在差异（Cyt b p距离：4.3–4.9%），并提议将N. polyocellata认定为一个独立物种（Shi等人，2022年）。然而，后续的重新评估指出，该研究使用了有限的大陆样本，依赖于线粒体数据，并以岛屿和大陆种群之间的毒液差异作为支持证据，但这并未证实物种级别的分离（Wüster和Tillack，2023年）。因此，N. naja目前被视为一个单一物种，N. polyocellata是一个次级同义词（Wüster和Tillack，2023年）。

不幸的是，大多数关于N. naja的分子研究都包括了来自孟加拉国、尼泊尔、巴基斯坦和斯里兰卡的样本，而来自印度的样本非常少（Ashraf等人，2019年；Kazandjian等人，2021年；Kazemi等人，2021年；Pook等人，2009年；Sanders和Lee，2008年；Sanders等人，2008年；Santra等人，2019年；Shi等人，2022年；Smith等人，2018年；Verma和Singh，2003年；Wong等人，2004年；Wüster等人，2018年；Wüster等人，2007年；Wüster等人，2005年；Wüster等人，2008年）。这种差距可能反映了获取印度蛇类研究许可和生物样本所面临的持续挑战。然而，考虑到印度种群占据了该物种分布范围的大部分，有限的采样表明了对N. naja>的系统发育评估存在不足。此外，在这项研究之前，仅生成了23个N. naja的序列，限制了对系统地理历史和系统发育多样性的精确重建。作为印度最具临床意义的蛇类之一，来自不同生物地理区域的N. naja种群在毒液成分（Deka等人，2023年；Saikumari等人，2015年；Senji Laxme等人，2021年；Shashidharamurthy和Kemparaju，2007年；Vanuopadath等人，2022年）和形态特征（Fellows等人，2018年；Patel等人，2022年；Rahul等人，2025年；Salunkhe和Gaikwad；Sawant等人，2022年）上表现出显著差异。因此，研究印度各地N. naja的遗传组成至关重要。

为了解决这一问题，我们从印度主要生物地理区域的67个N. naja个体中测序了九个位点（五个线粒体和四个核基因位点）。我们利用贝叶斯推断和最大似然法重建了系统发育关系，通过p距离估计和单倍型网络评估了遗传分化，通过物种界定分析评估了谱系边界，并利用时间校准的系统发育树和祖先区域重建技术研究了系统地理结构。研究结果支持Naja起源于非洲，并表明N. naja在中新世时期扩散到了南亚。值得注意的是，N. naja在印度境内没有显示出任何系统地理分化的迹象，这与它主要是一个随机交配的大陆物种一致，而斯里兰卡的N. naja》形成了一个遗传上独立的支系。我们的发现为印度眼镜蛇的进化历史和系统地理多样性提供了新的见解，并强调了进行广泛分布范围采样以阐明遗传变异模式的价值。

章节片段

采样

我们在印度各地获得了67只N. naja个体的鳞片样本，这些样本均获得了相应州森林部门的许可（图1和补充表S1）：安得拉邦 - AP（13526/2017/WL-3），西孟加拉邦 - WB（386/WL/4R-6/2017）和（1023/WL/4R-12/2022），拉贾斯坦邦 - RJ（P.3(3)Forest/2004），马哈拉施特拉邦 - MH（Desk-22(8)/Research/CR-80(16–17)/943/2017-18）和（22(8)/WL/Research/CR-60(17-18)/3349/21-22），果阿 - GA（2-66-WL-Research Permissions-FD-2022-23-Vol.IV/858），卡纳塔克邦 - KA

数据集

我们最终数据集中每个标记的总比对长度以及代表不同Naja物种的序列数量如下：ND4为657 bp，共有142个序列；Cyt b为726 bp，共有126个序列；COI为705 bp，共有101个序列；12S为477 bp，共有108个序列；16S为471 bp，共有96个序列；CMos为627 bp，共有141个序列；PRLR为549 bp，共有99个序列；RAG1为879 bp，共有117个序列；UBN1为501 bp，共有105个序列（补充文件）

大陆N. naja的系统发育历史

Naja属包含35种眼镜蛇，其中23种分布在非洲，12种分布在亚洲（Broadley，1968年；Broadley，1995年；Broadley和Wuster，2004年；Kazemi等人，2021年；Ratnarathorn等人，2023年；Shi等人，2022年；Slowinski和Wüster，2000年；Uetz等人，2021年；Wüster，1996年；Wüster等人，2007年）。在过去二十年里，系统发育研究通过识别进化上不同的、具有地理结构的谱系，描述了Naja属中的几个新物种——这突显了进行广泛分布范围研究的重要性

结论

本研究对印度眼镜蛇N. naja进行了全面的系统发育评估，涵盖了其分布范围，并从之前代表性不足的地区进行了广泛采样。我们的系统发育分析再次证实了Naja属起源于非洲，并表明N. naja在中新世时期通过中东走廊扩散到了南亚。与预期的物种多样性相反，我们没有发现大陆内部存在系统发育结构

资金信息

KS获得了Wellcome Trust DBT India Alliance Fellowship（IA/I/19/2/504647）的支持。PD获得了人力资源发展部（MHRD）提供的总理研究奖学金（PMRF）的支持。

未引用的参考文献

Chifman和Kubatko，2014年；Khan，1984年；Swofford，2003年；Zhang等人，2018年。

CRediT作者贡献声明

保罗米·达姆·卡努杰纳（Paulomi Dam Kanunjna）：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，可视化，验证，方法学，调查，资金获取，正式分析，数据管理。普拉萨德·戈帕尔克里希纳·贡德（Prasad Gopalkrishna Gond）：阿金卡亚·乌纳瓦内（Ajinkya Unawane）：资源，方法学，调查，数据管理。卡蒂克·苏纳加尔（Kartik Sunagar）：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，可视化，验证，监督，软件，资源，项目管理，方法学，调查，资金获取，正式分析

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

作者衷心感谢所有相关的州森林部门以及印度MoEFCC政府给予我们进行这项研究所需的许可。我们还要感谢Vivek Suranse、Naeem Yusuf Shaikh和Tarani Jindal在实验中的帮助。同时，我们也感谢Gerard Martin（The Liana Trust）以及各地区的当地支持，他们协助我们收集样本。我们还要感谢Vivek Sharma提供使用的照片