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黃胸鼠（Rattus tanezumi）和褐家鼠（R. norvegicus）全球性分布，是臭名昭著的入侵物種，也是我國(guó)最主要的兩種家棲鼠類，它們危害農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、破壞基礎(chǔ)設(shè)施，還能傳播人畜共患病。黃胸鼠起源于南亞等地，更適應(yīng)溫暖的氣候，在我國(guó)主要分布于長(zhǎng)江流域一帶及以南地區(qū)，而褐家鼠起源于我國(guó)東北及周邊地區(qū)，對(duì)低溫有較強(qiáng)的耐受性。隨著全球變化加劇，許多動(dòng)物向高緯度和高海拔地區(qū)擴(kuò)張或入侵。近40年來(lái)，黃胸鼠在我國(guó)的分布區(qū)由南向北擴(kuò)張，最北接近北緯40°。研究人員在天津，河北徐水，山西五臺(tái)，甘肅張掖以及西藏拉薩和山南等地都發(fā)現(xiàn)黃胸鼠野生種群。

為了探索黃胸鼠低溫耐受能力和進(jìn)一步北擴(kuò)的可能范圍，尤其能否繼續(xù)擴(kuò)張到東北地區(qū)，與褐家鼠東北種群重疊而形成新的危害，研究人員對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)的褐家鼠和黃胸鼠樣本進(jìn)行了全基因組分析，并對(duì)室內(nèi)群體進(jìn)行低溫馴化實(shí)驗(yàn)，比較了兩種家鼠的遺傳和表型，基本明確了黃胸鼠的北擴(kuò)邊界在長(zhǎng)城一帶，耐受低溫的遺傳和生理的局限性使其難以在東北建群。

群體基因組分析發(fā)現(xiàn)，我國(guó)的黃胸鼠從南向北擴(kuò)張，已經(jīng)分化成華北、西北和西藏三支，尤其是與溫度適應(yīng)有關(guān)的遺傳變異的頻率在北方新環(huán)境顯著升高。例如，涉及甘油三酯代謝的基因：Apoa1和Apoa4在黃胸鼠華北種群中受到正選擇，它們與脂肪代謝、產(chǎn)生能量和適應(yīng)寒冷氣候有關(guān)。西北種群中受正選擇的基因主要與干旱氣候適應(yīng)有關(guān)，西藏種群中受到正選擇的基因與低氧適應(yīng)有關(guān)。

盡管華北黃胸鼠在適應(yīng)低溫方面具有可塑性，但與同域分布在華北的褐家鼠相比，它們經(jīng)歷了不同的演化過(guò)程，不論是遺傳和表型上，黃胸鼠應(yīng)對(duì)寒冷的能力均弱于褐家鼠。在0°C以下，黃胸鼠需要更高的耗氧產(chǎn)熱以及非顫抖性產(chǎn)熱（褐色脂肪BAT）來(lái)維持體溫恒定。在行為方面，褐家鼠在低溫下儲(chǔ)食行為明顯，存儲(chǔ)大量食物，并且個(gè)體間攻擊顯著減少，而黃胸鼠沒(méi)出現(xiàn)這些行為。這表明黃胸鼠在冬季維持體溫需要更高的生理代價(jià)，并且獲得食物和集群御寒的能力較差。另外，進(jìn)一步將室內(nèi)模擬溫度降低到-10°C、-20°C，發(fā)現(xiàn)在-20°C黃胸鼠存活不過(guò)2天而褐家鼠安然無(wú)恙。在戶外的飼養(yǎng)觀察表明，黃胸鼠在天氣持續(xù)-8℃到-18°C時(shí)，水糧充足，也難以活過(guò)2天。

總之，黃胸鼠種群向北擴(kuò)張過(guò)程中，產(chǎn)生了對(duì)低溫的適應(yīng)性變異，但由于對(duì)低溫耐受的遺傳和生理的局限性阻礙其向北進(jìn)一步擴(kuò)張，他們難以越過(guò)長(zhǎng)城在東北建立種群，不可能與東北褐家鼠種群產(chǎn)生大規(guī)模重疊。該研究于近日發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊Molecular Biology and Evolution雜志，題為Genomic and phenotypic adaptations of Rattus tanezumi to cold limit its further northward expansion and range overlap with R. norvegicus（Ming-Yu Zhang#,Rui-Dong Cao#,Yi Chen,Jian-Cang Ma,Cheng-Min Shi,Yun-Feng Zhang,Jian-Xu Zhang*,Yao-Hua Zhang*;）張瑤華博士、張健旭研究員為共同通訊作者，博士生張明宇、曹瑞東為共同第一作者。

該系列研究得到科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目，國(guó)家基金委重大任務(wù)項(xiàng)目，中國(guó)科學(xué)院STS項(xiàng)目和北京市基金項(xiàng)目等的資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1093/molbev/msae106

黃胸鼠（上圖左和左下）和褐家鼠（上圖右和右下圖）

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