分子数据表明稻田蛇多样化是由地质和环境因素驱动的

堪萨斯大学对东南亚稻田蛇的一项研究提供了有关其多样化和自然历史的关键细节，并添加了分子证据，表明呵叻高原的崛起和随后泰国的环境变化可能改变了蛇的进化进程约2.5万年前。研究结果发表在《科学报告》杂志上。

研究人员表示，这些影响可能有助于更广泛地讲述该地区的多元化故事。

“这篇论文涉及的是东南亚、南亚、东亚、澳大利亚和新几内亚水生系统中常见的泥蛇，”第一作者、堪萨斯大学基因组学中心博士后研究员贾斯汀·伯恩斯坦(JustinBernstein)说。“最近开始研究有关它们进化的更深层次的关系，特别是通过基因组规模的数据。然而，更精细的进化模式仍有待充分揭示。”

目前在德克萨斯大学阿灵顿分校任职的伯恩斯坦表示，泥蛇属于泥蛇科，如今在水生系统中很常见。伯恩斯坦关于同形动物的最新研究重点是一种称为稻田蛇的亚群，这种亚群常见于东南亚的农田和淡水溪流中。

尽管最近的研究触及了稻田蛇的多样性，但它们的地理分布却引发了科学猜测：一项假设表明，大约250万年前，泰国中部的一个高原(称为呵叻高原)从地面上出现，导致了稻田蛇的灭绝。随着时间的推移，蛇种群的分离和随后的多样化。事实上，分子数据提供了对与高原形成相一致的物种多样化时间的见解。

然而，后来的一项基因组规模研究通过将分歧日期向后推，早于高原形成，对这一假设提出了挑战。

伯恩斯坦说：“这种差异引发了人们对不同数据集在确定进化时间表方面的准确性的质疑。”“为了解决这个问题，我们的论文采用了更有限的分子数据集，但通过更稳健的分析和更密集的采样来检验这一假设。我们的结果表明，呵叻高原上升后，该群体确实出现了多样化，而随着时间的推移，环境变化进一步加剧了它们的分化。”

除此之外，研究小组利用过去和现在的生态位模型发现不同蛇类的偏好栖息地存在差异，这暗示其他环境因素可能影响了它们的多样化和地理分布路线。

伯恩斯坦的合作者包括合著者RafeBrown，他是堪萨斯大学生态学和进化生物学教授，也是堪萨斯大学自然历史博物馆和生物多样性研究所爬虫学部门的负责人。

其他合著者包括芝加哥菲尔德博物馆的HaroldVoris和SaraRuane;北卡罗来纳州自然科学博物馆的布莱恩·斯图尔特;汉诺威学院已故的达里尔·卡恩斯(DarylKarns);加州大学伯克利分校的JimmyMcGuire、印度尼西亚万隆技术研究所的DjokoIskandar;印度尼西亚国家研究与创新局的AwalRiyanto;纽约州立大学环境科学与林业学院的CamiloCalderón-Acevedo;罗格斯大学纽瓦克分校的MarceloGehara;以及罗格斯大学纽瓦克分校和美国自然历史博物馆的J.AngelSoto-Centeno。

伯恩斯坦和他的合作者依靠分子数据和生态位模型来对稻田蛇提供新的认识，这取决于标本在田间位置的数据。这种方法可以帮助今后的保护工作，或预测物种在气候变化情景中的表现。

“简单地说，生态位建模的全部意义在于，如果我为这些蛇取100个出现点，然后使用与每个点相对应的19个环境数据层，并将其与背景进行比较，这将是无论蛇出现的地点如何，景观及其环境数据——我们是否看到相关性和模式?”伯恩斯坦说。“你正试图确定你感兴趣的物种在广阔的景观中的栖息地适宜性，包括尚未记录它们的地区。”

他说，环境数据包括不同时间点(例如季度、月度或年度)的温差、季节性和降水量等变量。

Bernstein说：“这19个包含环境因素的层以每个GPS坐标(蛇发生记录所在的位置)的方式‘堆叠’，并具有一组与之相关的19个环境变量。”

例如，伯恩斯坦通过这种方法说，虽然菲律宾不存在这些稻田蛇，但它们在印度支那的栖息地有合适的栖息地。

“假设他们可以住在那里，”他说。“这并不意味着它们会这样做。没有证据表明它们能够穿越海洋水域并进入菲律宾，而且这种情况发生的可能性极小。但分析只是表明其他地方有合适的栖息地，除了我们现在在哪里找到它们之外，这确实很有用。如果它是一个连续的景观，并且您在特定区域没有发现某个物种的任何个体，但您发现栖息地适宜性很高，也许您可​​以去寻找目前未知其存在的种群。”

这项研究建立在伯恩斯坦早期的两部作品的基础上。一项研究将较旧的博物馆标本线粒体DNA的遗传分析与最近野外收集的泥蛇的最新遗传样本结合起来，以更多地了解包括稻田蛇在内的同形动物的多样性。另一项研究是一篇更有针对性的论文，描述了一种新的稻田蛇物种，并根据现有数据提出了呵叻高原的假设，但缺乏验证的能力。

伯恩斯坦说，虽然许多种类的泥蛇都是单调的，但其他种类却极具魅力。

“有些人的脸上有触手作为附属物，”他说。“你可以在一个洞里找到两只相同的物种，就像泥龙虾洞一样，一个是白色和黑色的，另一个是亮红色和黑色的——非常引人注目。有的腹部有黄色斑点，有的腹部是黑色的，有明亮的斑点。”背部有橙色斑点和条纹。其他物种具有4000多种蛇中所没有的独特行为。它们确实是令人惊叹的蛇。”

最终，泥蛇的价值可能在于展示物种及其形态多样性如何随着时间的推移而进化，以及其他生物如何对它们所生活的生态系统的变化做出反应。

伯恩斯坦说：“我看到它们作为研究生物地理学的模型系统有很多机会。”“老实说，更多地使用它们作为模型系统来了解物种如何随着时间的推移而变化或保持稳定非常有价值。我们有几项研究想要进一步进行，还有更多的研究正在进行中，而这一切都始于了解它们的进化过程关系。”