文｜《中国科学报》记者李晨
熊猫圈粉丝的“心上熊”大明星花花和萌兰都是高颜值熊。然而，大熊猫繁殖后代一直是一件复杂而颇具风险的事。作为同父异母的兄妹，萌兰和花花将来能不能找到门当户对的另一半，将颜值和可爱遗传给下一代，是粉丝们关心的问题。
8月26日，美国《国家科学院院刊》（PNAS）发表了一篇中国科学家的论文，并入选亮点文章。浙江大学、东北林业大学、深圳华大生命科学研究院和中国大熊猫保护研究中心组成的联合团队，首次系统、深入地对大熊猫进行了保护基因组学研究，为主管部门制定野生大熊猫的保护策略与计划，提供了极具参考价值的物种保护新策略，同时也给大熊猫“找对象”提供了科学依据。
原来，不同山系的大熊猫通婚需要诸多遗传因素的评估，秦岭山系与其他山系的大熊猫通婚更需谨慎；圈养大熊猫后代如果要野化放归，涉及到跨“山头”的，更需要基于遗传基因的评估；尽管熊猫群体数量上升，但秦岭大熊猫和凉山大熊猫依然是“濒危”群体……
在中国大熊猫保护研究中心，大熊猫在悠闲地吃竹子。
秦岭大熊猫和四川大熊猫是叔侄不是兄弟
很少有人知道，生活在陕西秦岭的秦岭大熊猫和四川大熊猫家族并非兄弟关系，而是叔侄关系。
早在2005年，论文通讯作者、浙江大学教授方盛国对大熊猫进行了分类研究，将中国大熊猫分为四川指名亚种和秦岭亚种。2021年，方盛国与深圳华大生命科学研究院研究员刘欢团队发现，两个熊猫亚种开始分化的时间是距今1.2万年到1万前。
“也就是说大熊猫的两个亚种家族，已有1万余年未曾谋面。”方盛国说，秦岭大熊猫更为古老，但家族成员群体较小，而四川大熊猫家族成员群体更大，遗传多样性更为丰富。
大熊猫生活在6大山系——秦岭、岷山、邛崃、大相岭、小相岭、凉山。但是，六大山系的大熊猫并没有随着山系被分割成六个种群。他们发现，四川大熊猫不同群体生活在不同山系的高山峡谷，千年来没有通婚，形成了不同的遗传支系，分别为岷山种群、凉山种群、邛崃—大相岭—小相岭种群。
这一次，联合团队对大熊猫进行了大规模高质量的全基因组重测序和群体基因组学研究，构建了迄今为止最精细的大熊猫遗传变异图谱，揭示了大熊猫六大山系野生种群的遗传结构，发现了显著遗传分化的新亚群结构，模拟了人工圈养繁育子代放归野外的遗传风险。
论文第一作者、东北林业大学教授兰天明告诉《中国科学报》，在四川亚种内部，凉山与其他种群之间的隔离分化时间最早，发生在距今1.10~0.62万年前；岷山与邛崃—大相岭—小相岭种群之间的隔离分化时间发生在距今0.60~0.35万年前。
在整个隔离分化过程中，还发生过多次基因交流（指交配并产生后代）事件，特别是秦岭个体迁入岷山种群，凉山个体迁入邛崃—大相岭—小相岭种群。这些分支种群之间的基因交流没有完全中断，同时又能在独立的地理单元进行独自的隔离进化，丰富了物种的基因多样性。
秦岭大熊猫和凉山大熊猫依旧“濒危”
而物种的基因多样性对物种的存活至关重要，简单来说，就是多样性越丰富，物种越不容易濒临灭绝。
他们发现，大熊猫整体的近亲交配（以下简称近交）和遗传多样性丧失问题并不严重，在野生动物领域处于中等水平，远远低于东北虎、华南虎等物种。
“但不同种群的近交程度却存在差异，其中秦岭种群的近交和有害遗传突变的积累最为严重，凉山种群次之。”论文通讯作者刘欢说。
方盛国强调，大熊猫秦岭种群和凉山种群亟须重点关注。秦岭大熊猫经历了持续性的种群衰退历史，一方面可能是由于秦岭地区不仅是华夏文化的发祥地，而且近千年来人口密集、战争频繁，严重影响了大熊猫的栖息繁衍。
另一方面，大熊猫主食竹子北界南移，加之持续近交，导致基因组不断纯合化，种群遗传多样性日渐降低，强有害突变造成幼崽早期夭折，弱有害突变纯合化积累，导致种群环境适合度下降，从而导致持续性的种群衰退。
“第四次全国大熊猫野外种群普查发现，秦岭山系适宜大熊猫生存的栖息地显著低于其他山系，亟须关注秦岭大熊猫的保护工程。”方盛国说。
凉山大熊猫也是一个相对孤立的古老种群，有效种群数量较小，遗传多样性丧失、近交和有害突变的积累仅次于秦岭种群。在上世纪50~90年代，凉山种群还经历了一个快速减小的特殊时期。
尽管近20年来，我国对凉山种群实施了有效的保护措施，但第三次和第四次全国大熊猫普查结果显示，凉山种群的数量增长程度和栖息地人为干扰的减少程度都是最低的。
兰天明告诉《中国科学报》，目前，凉山种群在地理上被隔离成了5个不相连的小种群，且2个最大的隔离种群离开发用地较近，另外2个小的隔离种群处于孤立状态，很难与邻近的大种群连通产生足够的基因交流。而且，目前凉山大熊猫栖息地尚未规划到大熊猫国家公园建设中去，凉山大熊猫的保护工程也面临诸多困境，未来种群的近交风险和灭绝的可能性亟须受到特别关注。
方盛国强调：“应充分认识到秦岭大熊猫种群和凉山大熊猫种群受到生存威胁的程度，仍然是‘濒危级’，亟须学者、管理者、政府和国际组织的特别关注，万万不可将所有的大熊猫野生种群视为一个整体进行降级对待。”
不同山系的大熊猫通婚需谨慎
他们对中国大熊猫保护研究中心和秦岭大熊猫研究中心的7个主要繁育谱系的圈养大熊猫样本进行了分析研究，发现圈养大熊猫后代出现有害突变的风险比野生大熊猫更低。
“这表明科学的圈养谱系管理措施，可以有效地降低近交，保护圈养个体良好的遗传进化潜力。”论文共同第一作者、中国大熊猫保护研究中心高级工程师李仁贵说，圈养大熊猫婚配的时候，也应当考虑其祖先属于哪个山系，不同山系的大熊猫之间通婚要做大量婚前遗传检测，不宜随意婚配。
此外，圈养大熊猫繁育后代的野化放归，是大熊猫保护工程的遗传拯救策略之一。论文共同第一作者、浙江大学博士杨尚辰指出，遗传拯救工程中有一个令人担忧的问题，因为放归个体可能携带了受体种群没有的有害突变，这种新引进的有害突变有可能在受体种群中扩散，导致受体种群的有害突变进一步增加。尤其是长期分化的种群之间再次恢复基因流，很可能会因为引入不能适应当下环境的基因，加速小种群的灭绝。
中国第一只成功野化放归的大熊猫淘淘和它的妈妈草草。李仁贵供图
刘欢强调，经过模拟评估，他们认为，放归本山系圈养繁育的后代个体，是小种群遗传拯救的最优先策略，因为它可以避免不同山系种群环境适应性带来的风险，也能最大限度地降低后代个体的有害突变。
因此，对于秦岭、凉山和岷山山系北部的小种群，野化放归的个体应该尽可能选择有各自山系背景的圈养繁育后代，或野外救助的大熊猫；对于大相岭和小相岭这2个山系，由于其与邛崃山系同为一个遗传大分支，所以可以从邛崃山系圈养大熊猫的繁育个体中，挑选遗传背景相似的个体进行放归。
兰天明强调，在野化培训之前，应对放归个体未来繁育后代进行遗传模拟预测；放归后对后代进行基因组和表型各项指标的监测。这样可为野化放归提供最具价值的科学数据，并通过不断修正并完善放归计划，构建大熊猫野化放归的完整体系。
相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2406343121
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