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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，也是我國最主要的兩種家棲鼠類，它們危害農業生產、破壞基礎設施，還能傳播人畜共患病。黃胸鼠起源于南亞等地，更適應溫暖的氣候，在我國主要分布于長江流域一帶及以南地區，而褐家鼠起源于我國東北及周邊地區，對低溫有較強的耐受性。隨著全球變化加劇，許多動物向高緯度和高海拔地區擴張或入侵。近40年來，黃胸鼠在我國的分布區由南向北擴張，最北接近北緯40°。研究人員在天津，河北徐水，山西五臺，甘肅張掖以及西藏拉薩和山南等地都發現黃胸鼠野生種群。

為了探索黃胸鼠低溫耐受能力和進一步北擴的可能范圍，尤其能否繼續擴張到東北地區，與褐家鼠東北種群重疊而形成新的危害，研究人員對全國范圍內的褐家鼠和黃胸鼠樣本進行了全基因組分析，并對室內群體進行低溫馴化實驗，比較了兩種家鼠的遺傳和表型，基本明確了黃胸鼠的北擴邊界在長城一帶，耐受低溫的遺傳和生理的局限性使其難以在東北建群。

群體基因組分析發現，我國的黃胸鼠從南向北擴張，已經分化成華北、西北和西藏三支，尤其是與溫度適應有關的遺傳變異的頻率在北方新環境顯著升高。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、產生能量和適應寒冷氣候有關。西北種群中受正選擇的基因主要與干旱氣候適應有關，西藏種群中受到正選擇的基因與低氧適應有關。

盡管華北黃胸鼠在適應低溫方面具有可塑性，但與同域分布在華北的褐家鼠相比，它們經歷了不同的演化過程，不論是遺傳和表型上，黃胸鼠應對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熱以及非顫抖性產熱（褐色脂肪BAT）來維持體溫恒定。在行為方面，褐家鼠在低溫下儲食行為明顯，存儲大量食物，并且個體間攻擊顯著減少，而黃胸鼠沒出現這些行為。這表明黃胸鼠在冬季維持體溫需要更高的生理代價，并且獲得食物和集群御寒的能力較差。另外，進一步將室內模擬溫度降低到-10°C、-20°C，發現在-20°C黃胸鼠存活不過2天而褐家鼠安然無恙。在戶外的飼養觀察表明，黃胸鼠在天氣持續-8℃到-18°C時，水糧充足，也難以活過2天。

總之，黃胸鼠種群向北擴張過程中，產生了對低溫的適應性變異，但由于對低溫耐受的遺傳和生理的局限性阻礙其向北進一步擴張，他們難以越過長城在東北建立種群，不可能與東北褐家鼠種群產生大規模重疊。該研究于近日發表在國際權威期刊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家重點研發項目，國家基金委重大任務項目，中國科學院STS項目和北京市基金項目等的資助。

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）

黃胸鼠種群遺傳分化和環境因子的關系（景觀基因組分析）（AMT 年平均溫度；AP：年降水；POPU：人口密度；ELV： 海拔）

黃胸鼠（RT）和褐家鼠（RN）華北、西北、南方、西藏（僅有RT）和東北（僅有RN）受選擇的基因

室內冷馴化后，黃胸鼠（RT）和褐家鼠（RN）體重、取食量、攻擊行為、基礎代謝率（BMR）、褐色脂肪（BAT）以及其基因表達

北京冬季，黃胸鼠戶外暴露實驗和對應的天氣條件（左側 2天內死亡；右側正常生活）