低遺傳多樣性物種如何長期續存，一直是保護生物學關注的熱點問題。雪豹（Panthera uncia）是青藏高原及周邊山脈高原生態係統的瀕危旗艦物種，其分布範圍涉及亞洲12個國家，是全球棲息地海拔最高的大型貓科動物。目前野生雪豹種群數量估計為4,678–8,745隻，其中約50%分布於中國；其野生種群仍麵臨棲息地破碎化、全球氣候變化、人類幹擾等持續威脅。然而，關於雪豹的種下分類、瀕危曆史、近交和遺傳負荷水平、高原適應機製等科學問題仍然知之甚少。前期研究顯示雪豹遺傳多樣性較低，其低遺傳多樣性下的生存適應策略如何，也待闡明。近日，胡義波研究員團隊、魏輔文院士團隊聯合中國科學院西北高原生物研究所、俄羅斯科學院等國內外多家單位開展了全球雪豹的保護基因組學研究，係統解析了全球雪豹種群遺傳結構及形成原因，闡明了低遺傳多樣性下種群長期續存的生存適應策略。

該研究基於Nanopore測序、Illumina測序和Hi-C測序，構建了一隻雌性雪豹染色體級別高質量參考基因組，並對52份覆蓋雪豹大部分分布範圍的皮張、組織或血液樣品進行了全基因組重測序分析。基於全基因組SNP的種群基因組學研究揭示，全球雪豹可以劃分為兩大遺傳支係：北部支係和南部支係（圖1）。結合地理分布及曆史棲息地模擬，推測蒙古戈壁—塔克拉瑪幹沙漠—喜馬拉雅西部和中部交界區最可能是兩大支係的生物地理邊界。種群演化曆史分析顯示，自約70萬年前至1萬年前，整個雪豹種群數量呈持續下降趨勢；兩大支係均在末次盛冰期經曆了嚴重的種群瓶頸，其中北部支係的瓶頸事件更為劇烈，且在種群恢複後約1千年前再次下降；相比之下，南部支係在瓶頸後種群開始恢複且數量較為穩定。種群分化模擬結果顯示，兩大支係約於2.5萬年前分化，這一時間與末次盛冰期時間基本一致。雪豹曆史棲息地動態分析發現，末次盛冰期時雪豹的高適宜棲息地麵積僅約為現今的一半，其中青藏高原棲息地破碎化最為嚴重，西北部區域的棲息地顯著減少。這些結果表明，末次盛冰期導致的種群瓶頸及棲息地喪失可能驅動了北部支係和南部支係的遺傳分化。

基因組水平評估發現，相比雪豹南部支係，北部支係的基因組雜合度和種群遺傳多樣性較低，同時具有較高的連鎖不平衡、近交和遺傳負荷水平，這些特征與其演化曆史及較小的有效種群大小相吻合。近交水平分析發現，對於整個雪豹物種而言，曆史近交程度（50Kb~1Mb的ROH片段）顯著高於近期近交程度（1Mb~5Mb的ROH片段）。不同食肉目物種的種間比較分析發現，雪豹的基因組雜合度極低（1.87E？04），近交水平較高（Froh=0.217），與公認遺傳多樣性極低的獵豹相似（圖2）。盡管如此，相較於其他食肉目物種，雪豹的強有害突變（Loss-of-function和Deleterious variants）的比例更低，而弱有害突變（Tolerated variants）比例相對較高。此外，在雪豹基因組ROH區域內，強有害突變的比例顯著低於基因組非ROH區域（圖2）。這表明，盡管雪豹種群麵臨極低遺傳多樣性和較高近交的風險，但曆史上的種群瓶頸和近交有效清除了強有害突變，從而有助於維持其種群生存和長期續存。

雪豹南部支係主要分布於青藏高原和橫斷山脈等高海拔地區，而北部支係則主要分布於阿爾泰山、天山、帕米爾高原和喀喇昆侖山等較低海拔地區。自然選擇分析發現，南部支係共有552個基因受到正選擇作用，這些基因主要富集於HIF-1低氧適應信號通路、血液循環和肥厚性心肌病等相關通路，其中，包括EPAS1、CAMK2B、CAMK2D等7個低氧適應相關基因。進一步分析EPAS1基因發現，該基因存在兩個連鎖的錯義突變（671G/A-Val/Ile 和 804T/C-Cys/Arg），且其內含子變異率顯著高於基因組其它基因。這兩個連鎖突變的衍生等位基因在南部支係中幾乎固定（等位基因頻率0.969），而在北部支係中的頻率較低（0.344）；其等位基因頻率與海拔分布呈正相關，即海拔越高，衍生等位基因的頻率越高。這一結果表明，EPAS1基因可能在雪豹適應高原低氧環境中發揮了重要作用。

綜上，該研究係統解析了全球雪豹的種群遺傳結構、瀕危曆史、近交和遺傳負荷水平、以及高原適應機製，揭示了雪豹在低遺傳多樣性背景下的有害變異清除機製。研究結果不僅深化了對雪豹遺傳演化潛力和適應性演化的理解，也為製定精準的科學保護策略提供了重要依據。相關研究成果以“Genomic evidence for low genetic diversity but purging of strong deleterious variants in snow leopards”為題於近日在Genome Biology在線發表。胡義波研究員和魏輔文院士為共同通訊作者，楊林博士後和金紅博士後為共同第一作者。該研究得到國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金等項目的資助。

文章鏈接：https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-025-03555-0

圖1 全球雪豹種群遺傳結構

圖2 食肉目種間比較揭示雪豹低遺傳多樣性背景下的有害變異清除機製