海南長臂猿（Nomascus hainanus）是全球最稀有靈長類，被列為國家一級重點保護野生動物，國際自然保護聯盟（IUCN）物種紅色名錄“極危（Critically Endangered）”物種，也是海南熱帶雨林國家公園的旗艦物種。受森林砍伐、棲息地喪失等人類活動影響，自上世紀50年代以來，海南長臂猿野外種群數量持續下降。到2003年時，其野外種群僅剩約13隻個體、2個家庭群。此後，在全球保護組織和科研人員的持續努力下，海南長臂猿種群逐步走出低穀，截至2024年已恢複至42隻個體、7個家庭群，種群數量總體呈現穩定增長態勢。這一成果被國際公認為極危物種保護的成功實踐。

人們普遍認為，海南長臂猿種群數量的增長主要得益於持續開展的保護行動和投入，而物種自身的“遺傳狀況”是否也在其中發揮了重要作用，卻鮮有研究。其中一個主要原因在於，海南長臂猿長期生活在熱帶雨林高大的樹冠層中，行動敏捷、行蹤隱秘。若要獲得如血液等高質量DNA樣本非常困難，也容易對動物本身造成幹擾。因此，糞便等非損傷性樣品成為開展海南長臂猿研究的為數不多的選擇之一。

然而，糞便樣本本身也存在不少技術挑戰。糞便中真正來自動物本身的DNA含量很低（~1%）。在熱帶雨林高溫高濕環境中，DNA容易被降解成細小片段，並混雜食物殘渣和微生物等外源DNA。盡管國際上已開發出多種從糞便樣本中獲取動物基因組數據的技術手段，但受限於糞便樣品自身特性，其基因組數據中容出現各種錯誤。這些錯誤究竟有多少、對後續遺傳分析產生多大影響，業界一直缺乏的係統評估技術，從而長期限製了糞便基因組信息在保護生物學中的應用。

為解決這些難題，近日，必威精装版app西汉姆联 詹祥江實驗室在國際期刊Science Advances在線發表題為《Genetic legacy and recent cross of two ancient lineages underlie the rebound of the world’s rarest primate》（doi: 10.1126/sciadv.adw3298）的研究成果。該研究圍繞海南長臂猿糞便樣本建立了一套嚴格的技術流程：對樣本采集、宿主DNA富集，基因組數據產生和質量檢測均進行了係統的設計（圖1）。與此同時，該研究還首次對糞便基因組數據中可能存在的錯誤進行了量化評估，發現所獲得的海南長臂猿糞便基因組數據的錯誤率較低，足以支持後續的種群遺傳學分析。該流程的研發，為未來在遺傳學研究和動物保護實踐中，更廣泛、更大規模地使用糞便樣本開展相關研究奠定了堅實基礎。

基於該研究獲得的糞便基因組數據，研究人員發現，海南長臂猿種群能夠從極端低穀中逐步恢複，不僅源於近幾十年的保護投入，更與其進化曆史中積累的“遺傳遺產”密切相關。在較早的進化時期，海南長臂猿曾經曆過一次千年尺度的種群回升，這一過程在遺傳層麵上緩衝了更早之前與末次冰期相關的種群瓶頸所帶來的不利影響，使其保留下相對豐富的遺傳變異（圖2）。與此同時，海南長臂猿基因組中存在高水平的局部重組，有助於減少有害突變的積累、降低遺傳負荷，並維持對生存有利的功能性遺傳變異（圖2）。這兩方麵特點，可能共同幫助海南長臂猿在近期種群低穀時，緩衝了小種群所帶來的負麵遺傳效應，為其長期存續奠定了基礎。

研究人員首次發現，現今海南長臂猿種群存在著兩條來源不同、曆史久遠的遺傳支係（lineage）。來自於這兩個支係的長臂猿個體已在自然狀態下發生雜交。模型模擬顯示，這種雜交方式可以減少近親繁殖的影響，使後代擁有更豐富的遺傳組合，從而提高整個種群增長的潛力，並顯著降低未來走向滅絕的風險（圖2）。這兩條古老“血統”的自然融合，很可能正在成為推動海南長臂猿種群持續恢複的另一重要內在力量。

該研究對海南長臂猿種群恢複遺傳基礎的闡明，凸顯了在瀕危物種保護中，理解種群曆史、基因組特征以及行為生態等多方麵信息的重要性。該研究由必威精装版app西汉姆联 侯羨博士、潘勝凱博士，以及北京林業大學徐基良教授為共同第一作者；必威精装版app西汉姆联 胡莉博士（已畢業）、穀中如博士、博士研究生劉鑫、碩士研究生黃思盈、碩士研究生陳暘康（已畢業）、林蓁蓁高級工程師參與完成。必威精装版app西汉姆联 詹祥江研究員、貴州師範大學周江教授為共同通訊作者。工作得到了中國科學院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹研究員、英國倫敦動物學會必威在线网址 Jinliang Wang博士等的支持與幫助。國家自然科學基金、海南國家公園研究院、中國科學院國際夥伴計劃等項目對該研究提供了資助。

文章鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw3298

圖1 海南長臂猿糞便基因組數據獲取及質量控製技術流程圖

圖2 海南長臂猿曆史種群回升的遺傳影響及隱蔽遺傳支係之間的自然雜交