西伯利亚科学: 科学家们论证了贝加尔湖海豹古老种群的存在

贝加尔湖海豹是为数不多的保存至今的淡水海豹之一。它是何时以及如何到达距离北冰洋三千多公里的贝加尔湖的问题至今悬而未决。根据一项假设，它们是通过叶尼塞-安加拉河水系到达贝加尔湖的；根据另一个说法，它可能是沿着勒拿河而来的（贝加尔湖曾有河流注入勒拿河）。

该文章发表在科学杂志《Genes》。参与该研究的有圣彼得堡国立大学细胞学和组织学系教授、圣彼得堡国立大学转化生物医学研究所算法生物技术中心副主任阿拉·拉皮杜斯，以及该中心高级研究员米哈伊尔·拉伊科。

目前，研究人员只认可贝加尔湖海豹的北极起源说。其北极适应特征佐证了这一点：它们在冰上为后代建造巢穴，新生幼崽长有白色皮毛以提供伪装，在冰上保留空气孔，长时间滞留水下的能力，以及当无法及时到达空气孔时呼吸积聚在冰下的呼出空气的本能。贝加尔湖海豹的其他北极亲属也有类似行为，比如环斑海豹和里海海豹。

为研究这一物种的种群史及遗传多样性，科学家们首次完成了染色体水平的基因组组装。众多俄罗斯和外国科学组织的专家参与了这项研究：圣彼得堡国立大学、ITMO大学（圣彼得堡）、俄科院西伯利亚分院分子和细胞生物学研究所（新西伯利亚）、DNA Zoo（美国）、新西伯利亚国立大学、全俄渔业和海洋学研究所贝加尔湖分院（乌兰乌德）、斯科尔科沃科学技术研究所（莫斯科）、俄科院西伯利亚分院叶尔绍夫计算机科学系统研究所（新西伯利亚）、剑桥大学（英国）等。

“染色体组装是由独特的微小读数组成的序列，在理想情况下，每个序列对应一个生物染色体。它还包括不能确切地归类于任何染色体的较短DNA片段。这种类型组装可能会有遗漏，但对于种群研究而言已足够准确。”ITMO硕士阿丽亚·雅库波娃介绍说。

在进行组装之前，必须对样品进行测序并读取DNA核苷酸的短序列。为此，科学家们使用了俄科院西伯利亚分院分子和细胞生物学研究所收藏的贝加尔湖海豹原代成纤维细胞系，分别来自一只雄性（PUSI1m）和一只雌性（PUSI1f）。在俄科院西伯利亚分院的分子与细胞生物学研究所也进行了测序。

在分析了基因数据后，科学家们提出假说，即贝加尔湖海豹曾经拥有比现有数量多得多的祖先种群。 “种群史的重建表明，在历史上的某段时期，远古海豹种群数量要多得多。我们猜测其数量峰值出现在距今400万年至80万年前。”阿丽亚·雅库波娃介绍说。“根据数量峰值的日期和地质研究的数据，我们还猜测这种情况发生在今天的贝加尔湖形成之前。”

目前这还只是一个猜想。在分析时科学家们使用了成对序列马可夫共祖分析法（PSMC），其结果强烈依赖于解释。然而，不可能基于过去已知的事件可靠地校准日期和数量。此外，很难理解种群规模因何发生了变化：它只是数量减少了，还是其中某些个体迁移，并且变成了单独的物种？

科学家们还研究了贝加尔湖海豹及其北极亲属的杂合性。二倍体生物中的杂合性意味着在个体中同时存在同一基因的两个不同等位基因。这会影响到个体特质。人们普遍认为，遗传多样性（与其他因素一起）有助于物种的最佳生存。

“我们发现贝加尔湖海豹被研究个体的平均杂合度相对较低，但与其他羽状海豹的杂合度差别不大。然而，根据种群史分析结果，与其他物种相比，贝加尔湖海豹的数量下降得更快。 这可能是由于间冰期环境条件的变化。我们认为，这一时期正是海豹迁移到贝加尔湖的时间，大约在300万—30万年前。之后种群数量稳定下来，这表明其生活条件趋于稳定。”科学家在文章中指出。

根据最新估计，目前贝加尔湖海豹的数量约为82,500到115,000头（这一估算是相当困难的，因为这些动物大部分时间在水下度过）。 这说明湖中有足够的资源供它们生存。作为比较，环斑海豹的种群数量约为150万头，其范围覆盖整个北冰洋以及大西洋和太平洋北部。

贝加尔湖海豹的数量受冰层及其厚度的影响。同时，它对人为因素也非常敏感，比如海豹所食用的鱼类被过度捕捞、湖泊污染以及陆生动物病毒，等等。

“贝加尔湖海豹的近亲是环斑海豹，后者生活在北冰洋及某些亚北极海域，如波罗的海。环斑海豹与冰层有着同样的联系，有着同样的雪窝结构，它们可以通过冰层保持至少1.8米厚的呼吸孔。据初步估计，这两个物种在大约115万–170万年前产生了分化。不过，只有在环斑海豹和里海海豹的全基因组测序之后，才有可能检验这一假设。”研究人员写道。