低遗传多样性物种如何长期续存，一直是保护生物学关注的热点问题。雪豹（Panthera uncia）是青藏高原及周边山脉高原生态系统的濒危旗舰物种，其分布范围涉及亚洲12个国家，是全球栖息地海拔最高的大型猫科动物。目前野生雪豹种群数量估计为4,678–8,745只，其中约50%分布于中国；其野生种群仍面临栖息地破碎化、全球气候变化、人类干扰等持续威胁。然而，关于雪豹的种下分类、濒危历史、近交和遗传负荷水平、高原适应机制等科学问题仍然知之甚少。前期研究显示雪豹遗传多样性较低，其低遗传多样性下的生存适应策略如何，也待阐明。近日，胡义波研究员团队、魏辅文院士团队联合中国科学院西北高原生物研究所、俄罗斯科学院等国内外多家单位开展了全球雪豹的保护基因组学研究，系统解析了全球雪豹种群遗传结构及形成原因，阐明了低遗传多样性下种群长期续存的生存适应策略。

该研究基于Nanopore测序、Illumina测序和Hi-C测序，构建了一只雌性雪豹染色体级别高质量参考基因组，并对52份覆盖雪豹大部分分布范围的皮张、组织或血液样品进行了全基因组重测序分析。基于全基因组SNP的种群基因组学研究揭示，全球雪豹可以划分为两大遗传支系：北部支系和南部支系（图1）。结合地理分布及历史栖息地模拟，推测蒙古戈壁—塔克拉玛干沙漠—喜马拉雅西部和中部交界区最可能是两大支系的生物地理边界。种群演化历史分析显示，自约70万年前至1万年前，整个雪豹种群数量呈持续下降趋势；两大支系均在末次盛冰期经历了严重的种群瓶颈，其中北部支系的瓶颈事件更为剧烈，且在种群恢复后约1千年前再次下降；相比之下，南部支系在瓶颈后种群开始恢复且数量较为稳定。种群分化模拟结果显示，两大支系约于2.5万年前分化，这一时间与末次盛冰期时间基本一致。雪豹历史栖息地动态分析发现，末次盛冰期时雪豹的高适宜栖息地面积仅约为现今的一半，其中青藏高原栖息地破碎化最为严重，西北部区域的栖息地显著减少。这些结果表明，末次盛冰期导致的种群瓶颈及栖息地丧失可能驱动了北部支系和南部支系的遗传分化。

基因组水平评估发现，相比雪豹南部支系，北部支系的基因组杂合度和种群遗传多样性较低，同时具有较高的连锁不平衡、近交和遗传负荷水平，这些特征与其演化历史及较小的有效种群大小相吻合。近交水平分析发现，对于整个雪豹物种而言，历史近交程度（50Kb~1Mb的ROH片段）显著高于近期近交程度（1Mb~5Mb的ROH片段）。不同食肉目物种的种间比较分析发现，雪豹的基因组杂合度极低（1.87E？04），近交水平较高（Froh=0.217），与公认遗传多样性极低的猎豹相似（图2）。尽管如此，相较于其他食肉目物种，雪豹的强有害突变（Loss-of-function和Deleterious variants）的比例更低，而弱有害突变（Tolerated variants）比例相对较高。此外，在雪豹基因组ROH区域内，强有害突变的比例显著低于基因组非ROH区域（图2）。这表明，尽管雪豹种群面临极低遗传多样性和较高近交的风险，但历史上的种群瓶颈和近交有效清除了强有害突变，从而有助于维持其种群生存和长期续存。

雪豹南部支系主要分布于青藏高原和横断山脉等高海拔地区，而北部支系则主要分布于阿尔泰山、天山、帕米尔高原和喀喇昆仑山等较低海拔地区。自然选择分析发现，南部支系共有552个基因受到正选择作用，这些基因主要富集于HIF-1低氧适应信号通路、血液循环和肥厚性心肌病等相关通路，其中，包括EPAS1、CAMK2B、CAMK2D等7个低氧适应相关基因。进一步分析EPAS1基因发现，该基因存在两个连锁的错义突变（671G/A-Val/Ile 和 804T/C-Cys/Arg），且其内含子变异率显著高于基因组其它基因。这两个连锁突变的衍生等位基因在南部支系中几乎固定（等位基因频率0.969），而在北部支系中的频率较低（0.344）；其等位基因频率与海拔分布呈正相关，即海拔越高，衍生等位基因的频率越高。这一结果表明，EPAS1基因可能在雪豹适应高原低氧环境中发挥了重要作用。

综上，该研究系统解析了全球雪豹的种群遗传结构、濒危历史、近交和遗传负荷水平、以及高原适应机制，揭示了雪豹在低遗传多样性背景下的有害变异清除机制。研究结果不仅深化了对雪豹遗传演化潜力和适应性演化的理解，也为制定精准的科学保护策略提供了重要依据。相关研究成果以“Genomic evidence for low genetic diversity but purging of strong deleterious variants in snow leopards”为题于近日在Genome Biology在线发表。胡义波研究员和魏辅文院士为共同通讯作者，杨林博士后和金红博士后为共同第一作者。该研究得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金等项目的资助。

文章链接：https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-025-03555-0

图1 全球雪豹种群遗传结构

图2 食肉目种间比较揭示雪豹低遗传多样性背景下的有害变异清除机制