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    探树蛙奥妙,索生命传奇
    李家堂 中国科学院成都生物研究所
    发布时间:2016-10-28 来源: 【字号:  

    楚江风雪三肖中特一 www.rirxb.tw   我于2009年博士毕业,2010年获得中国科学院西部之光西部博士资助,资助项目为从分子、细胞和形态三种尺度上探讨分布于高海拔区域的宝兴树蛙复合体 (Rhacophorus dugritei complex) 内物种的分化成因、系统地理学和分类学研究。 

      西部之光西部博士项目是我个人科研生涯获得的第一个科研项目,西部博士的科研课题也是我离开导师自己独立设计的第一个课题。作为一名刚毕业的科研工作者,我怀着对科研无比敬畏而又无比好奇的心态开始了我的科研生活。在西部博士的支持下,我渐渐的在科研领域成长起来,六年来,以西部博士项目为我的科研起点,在进化生物学方面取得了一系列研究成果和荣誉称号。先后获 第六届中国动物学会青年科技奖、中国科学院卢嘉锡青年人才奖、中国科学院青年创新促进会会员和四川省第十一批学术技术带头人后备人选等称号。经过孜孜不倦的探索,我在树蛙科物种形态分类学、分子系统发育关系、物种特征进化和生物地理学研究方面取得了一定成绩。共发表SCI论文23篇,其中以第一作者或通讯作者身份先后在PNAS,NATURE COMMUNICATIONS,MPE,ZOOL J LINN SOC-LOND,ZOOL SCRIPTA,PLOS ONE等国际知名期刊杂志上发表论文15篇,其中的树蛙科生物地理学研究结果被Nature China评为Highlights Research。主持项目共12项,其中国家自然科学基金3项,总项目经费三百余万元;参与基金委重大研究专项和科技部基础专项条形码建设专题各1项。 

      说起我的研究,还要从树蛙开始谈起,树蛙是一群以攀爬为主的蛙类,这群可爱的小家伙们都有着矫健苗条的身躯,它们四肢细长,指(趾)节间生有一块特殊的间介软骨,这是鉴定树蛙类物种最明显的科征之一,多数树蛙最末指(趾)骨呈“T”字形,支持扩大成为指(趾)尖的吸盘,指(趾)间又生有发达的蹼。树蛙有时候又叫飞蛙(flying frog,它们在高处的枝头纵身一跃,张开指(趾)间的蹼滑翔,就从一棵树向了另一棵树。树蛙的体色通常为绿色,头部吻端大多略尖,头后两侧长有一对圆而大的鼓膜。在动物分类上来讲,树蛙隶属于两栖纲无尾目的树蛙科,全世界已知有18属约400余种。追从内心自儿童时代萌发的渴望,我开始了探索自然、融入自然并发现新的物种的过程。分类学是研究生物类群间的异同以及异同程度,阐明生物间的亲缘关系、进化过程和发展规律的一门科学。物种分类是整个生物学科的重要基础,是人类认识自然、探索自然的最基础阶元。通过广泛采集树蛙科各类群物种样品,获取样品DNA片段并利用系统学的构建方法,重构了树蛙科相关类群稳定的分子系统发育关系。以此为基础,我结合形态学特征和国际命名法规,对出现的新支系以第一命名人身份描述并发表了一个新属,即刘树蛙属 Liuixalus gen. n.(模式种为香港小树蛙)和四个新种, 巫溪树蛙 Rhacophorus hongchibaensis, 利川树蛙 Rhacohporus wui, 金秀刘树蛙 Liuixalus jinxiuensis 十万大山刘树蛙 Liuixalus shiwandashan。 

      

    1 红蹼树蛙Rhacophorus rhodopus 

      

    2 新属Liuixalus的模式种香港刘树蛙Liuixalus romeri正腹面照片 

      树蛙类动物广泛分布于亚洲非洲热带亚热带地区,包括东亚、东南亚和南亚的大部分地区,其姐妹群非洲树蛙科分布于非洲含马达加斯加岛屿。树蛙科与其姐妹群的共同祖先曾经生活在同一片大陆上,这就是著名的冈瓦纳大陆,此后冈瓦纳大陆断裂形成了如今的非洲、澳洲、南极洲以及印度等板块。大约在8千万年前印度板块最终与马达加斯加分开之后,印度板块大概以每年20厘米这一惊人的速度开始远渡重洋,最终给了古欧亚大陆一个深情的拥抱,从而造就了喜马拉雅山脉和青藏高原。印度板块和欧亚板块的撞击事件被认为是目前地球上最大和最积极的造山运动。我们于2013年在美国科学院院刊PNAS发表的“Diversification of rhacophorid frogs provides evidence for accelerated faunal exchange between India and Eurasia during the Oligocene”一文,运用树蛙类物种的生物地理学研究结果,揭示了渐新世时期印度板块和欧亚板块之间存在着快速的物种交流的现象。 

      

    3 树蛙科物种的世界分布范围 

      实验分析表明,我们的研究结果支持非洲树蛙科(Mantellidae)与树蛙科(Rhacophoridae)的姊妹群关系。树蛙类物种最早起源于冈瓦纳大陆,在非洲和马达加斯加地区,物种伴随着印度板块的向北漂移而北迁至欧亚大陆(52 Ma,95% HPD46-57 Ma),也就是大约距今5650万至4600万年前。在早第三纪时期,印度板块和欧亚板块首次接近碰撞的时候,树蛙类物种由印度板块扩散至欧亚板块,物种在亚洲大陆、包括东南亚大陆和岛屿上进行迅速扩散。有趣的是,在始新世中期,印度板块和欧亚板块之间却无树蛙类物种交流;在此时期中,树蛙类物种在东南亚及东亚大陆和岛屿之间扩散;直至渐新世时期,印度板块和欧亚板块之间又恢复了树蛙类物种交流。我们通过对树蛙类物种的生物地理学研究,揭示了渐新世时期印度板块和欧亚板块之间存在着快速的物种交流,同时也提示物种的多样性过程可能受到气候与地质变迁的影响。 

      生物交流是现有生物多样性的重要形成途径之一,生物物种的扩散交流大多发生于板块间具有适宜气候和温度的陆桥处。东南亚地区的大部分物种都是由冈瓦纳大陆经过印度次大陆扩散而来,使之成为现今世界上物种最丰富的地理区系之一。然而同样地质变动是否对其他生物类群的交流有类似的影响,亚洲大陆和印度次大陆之间生物交流何时大规???,印度次大陆和亚洲大陆之间的物种扩散是否随时间为统一过程,生物间交流模式的潜在波动是否与古气候和古环境变化有关,我们开始了新的科学研究。 

      为解决这些科学问题,我们通过选择包括18次两栖动物类群扩散事件,22次爬行动物类群扩散事件,23次鸟类类群扩散事件,21次无脊椎动物类群扩散事件,15次硬骨鱼类类群扩散事件和16次植物类群扩散事件在内的大量生物类群的扩散历史开展了深入的探索。我们的研究涵盖了35次从印度次大陆向亚洲大陆和92次亚洲大陆向印度次大陆的扩散事件,我们回答了印度板块和亚洲板块自约5000万年碰撞以来的生物类群的交流过程与规律。我们的实验表明自始新世以来,印度板块和亚洲板块物种交流开始出现。4400万年后,东南亚大陆与印度次大陆之间的生物类群交流频次开始加强,在经过一段调整后,从3900万年到1100万年期间物种交流继续加快,并在1500万年物种交流频次达到峰值。这与中新世中期,在喜马拉雅山隆起的过程中,从缅甸到不丹的低喜马拉雅山麓雨林带区域的形成时间相一致。自1400万年后,在印度板块和亚洲板块的物种交流开始减弱,这与印度北部和西北部的季风气候的转变及气候的干旱影响相关。解析单一的科学问题是重要的,但其结论往往由于类群本身的限制而存在一定的局限性,相比较而言,多类群研究的拟合对于揭示共性和规律性的科学问题则具有明显的优势。本研究基于大数据,利用META整合数据分析的方法,其研究思路有助于推动学科交叉和整合研究,为多类群生物地理学拟合、板块学、地质学和古气候学等多学科交叉研究提出了新的方向。这项结果我们于2016年以“Biotic interchange between the Indian subcontinent and mainland Asia through time”为题发表在了Nature Communications期刊上。 

      我的研究还在继续,我还快乐地走在科研的路上,探树蛙奥妙,索生命传奇。 

      李家堂简介 

      李家堂,男,19801月,汉,博士,研究员,动物学。2010年入选西部之光西部博士计划项目。 

      在树蛙科物种形态分类学,分子系统发育关系,物种特征进化,生物地理学和印度板块与欧亚板块碰撞的生物学解析等研究方面取得一定成绩。研究发表SCI论文共23篇,其中第一作者或通讯作者15篇;研究结果先后以第一作者或者通讯作者身份发表在PNAS, NATURE COMMUNICATIONS,MPE, ZOOL J LINN SOC-LOND,ZOOL SCRIPTA,PLOS ONE等国际期刊,其中树蛙科生物地理学研究结果被Nature China评为Highlights Research。 

    (责任编辑:麻晓东)
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