海南長臂猿（ Nomascus hainanus ）是全球最稀有的靈長類之一（圖1），被列為國家一級重點保護野生動物和國際自然保護聯(lián)盟（ IUCN ）物種紅色名錄 “ 極危 ” 物種，也是海南熱帶雨林國家公園的旗艦物種。受森林砍伐和棲息地喪失等人類活動影響，其野外種群自上世紀(jì) 50 年代起持續(xù)下降 。 到 2003 年時，其野外種群僅剩約 13 只個體、 2 個家庭群。 經(jīng)過數(shù)十年的持續(xù)保護與科研投入，截至 2024 年，海南長臂猿已恢復(fù)至 42 只個體 、 7 個家庭群，其種群回升 被國際公認(rèn)為 極危物種保護 的成功實踐 。

圖1 海南長臂猿 （ Nomascus hainanus ）丨圖片來源： 作者團隊

長期以來，人們普遍認(rèn)為海南長臂猿種群的恢復(fù)主要得益于保護行動的持續(xù) 投入 ，但該物種自身的遺傳狀況是否也在這一過程中發(fā)揮了作用，卻鮮有研究。這一問題長期難以回答， 一個重要原因在于， 海南長臂猿終生活動于熱帶雨林高大的樹冠層，行動隱秘而敏捷，獲取血液等高質(zhì)量 DNA 樣本不僅極為困難，也可能對個體造成干擾（圖1）。相比之下，糞便等非損傷性樣品成為少數(shù)可行的研究材料，但這類樣本中宿主 DNA 含量極低（約 1% ），在高溫高濕的雨林環(huán)境中還容易降解，并混雜大量食物殘渣和微生物 DNA（圖2）。這些特性使得糞便基因組數(shù)據(jù)長期被認(rèn)為難以獲得足夠可靠的遺傳信息，其潛在誤差也缺乏系統(tǒng)評估，從而限制了糞便基因組學(xué)在 動物保護實踐 中的應(yīng)用。

圖2 熱帶雨林環(huán)境與糞便樣本對基因組研究的挑戰(zhàn)

為 解答上述科學(xué)難題 ， 2 026 年 2 月 1 1 日 ，中國科學(xué)院動物研究所 詹祥江 團隊 在 Science Advances 在線發(fā)表題為 Genetic legacy and recent cross of two ancient lineages underlie the rebound of the world ’ s rarest primate 的研究論文 （ Feature Artic le ） 。 該 研究基于 一套 可靠的糞便基因組數(shù)據(jù)獲取流程， 系統(tǒng) 揭示了海南長臂猿 種群 “絕處逢生”所依賴 的遺傳 基礎(chǔ) 。

研究人員以海南長臂猿糞便樣本為研究對象，構(gòu)建了一套嚴(yán)格而穩(wěn)定的 非損傷性 基因組研究流程，對樣本采集、宿主 DNA 富集、基因組數(shù)據(jù) 產(chǎn)生 及質(zhì)量控制等關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行了整體設(shè)計（圖3）。在此基礎(chǔ)上，研究團隊對糞便基因組數(shù)據(jù)中可能存在的誤差進行了定量評估，結(jié)果顯示，該類數(shù)據(jù)的錯誤率處于較低水平（圖3），能夠支撐穩(wěn)健的種群遺傳學(xué)分析。這一流程的建立，為今后在遺傳學(xué)研究和野生動物保護中更廣泛、更大規(guī)模地使用 非損傷性 樣本奠定了基礎(chǔ)。

圖 3 海南長臂猿糞便基因組數(shù)據(jù)獲取及質(zhì)量控制技術(shù)流程圖

基于獲得的高質(zhì)量糞便基因組數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，海南長臂猿能夠從極端低谷中逐步恢復(fù)，不僅與近幾十年的保護努力有關(guān)，也與其進化歷史中積累的 “ 遺傳遺產(chǎn) ” 密切相關(guān)。 在較早的進化時期，海南長臂猿曾經(jīng)歷過一次千年 尺度 的種群回升，這一過程在遺傳層面上緩沖了更早之前與末次冰期相關(guān)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。與此同時，海南長臂猿基因組中存在高水平的局部重組，有助于減少有害突變的積累、降低遺傳 負荷 ，并維持對生存有利的功能性遺傳變異。這兩方面 特點 ，可能共同幫助海南長臂猿在近期種群低谷時， 緩沖了小種群負面遺傳效應(yīng)的影響 ，為其 長期 存續(xù) 奠定了基礎(chǔ)。

研究還揭示了一個此前 在海南長臂猿中 未被認(rèn)識的重要現(xiàn)象： 現(xiàn)今 海南長臂猿種群 存在著 兩條 來源不同、歷史久遠的遺傳支系（ lineage ）。來自于這兩個支系的長臂猿個體 已在自然狀態(tài)下發(fā)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，使后代擁有更豐富的遺傳組合，從而 提高 整個 種群增長 的 潛力，并顯著降低未來 走向滅絕的風(fēng)險 。這兩條古老 “ 血統(tǒng) ” 的自然融合，很可能 正在 成為推動海南長臂猿種群持續(xù) 恢復(fù) 的 另一重要內(nèi)在力量 。

總體而言，該研究強調(diào)了在瀕危物種保護中整合種群歷史、基因組特征與行為生態(tài) 等多方面 信息的重要性。同時，所建立的糞便基因組學(xué)研究流程及其低錯誤率表現(xiàn)，展示了非 損傷性 樣本在野生動物遺傳研究中的巨大潛力，為未來 瀕危物種 保護提供了新的工具和思路。

該研究由中國科學(xué)院動物研究所侯羨博士、潘勝凱博士，以及北京林業(yè)大學(xué)徐基良教授為共同第一作者；中國科學(xué)院動物研究所詹祥江研究員、貴州師范大學(xué)周江教授為共同通訊 作者。 工作 得到了中國科學(xué)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(xué)會動物研究所 Jinliang Wang 博士等 的支持與幫助。

原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw3298

制版人： 十一

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