根據(jù)兩位密歇根大學(xué)進(jìn)化生物學(xué)家的一項(xiàng)新研究，越來越流行的技術(shù)僅通過分析遺傳差異來推斷動(dòng)物和植物中的物種邊界是有缺陷的，并且可能導(dǎo)致夸大的多樣性估計(jì)。Lacey Knowles和Jeet Sukumaran調(diào)查了廣泛用于快速確定物種之間界限的數(shù)學(xué)模型所做出的推論的準(zhǔn)確性，而沒有耗費(fèi)費(fèi)力的，艱苦的比較博物館藏品中標(biāo)本的過程。他們發(fā)現(xiàn)，遺傳方法，正式稱為多物種聚結(jié)模型，可以導(dǎo)致物種估計(jì)比真實(shí)數(shù)字高5到13倍。

由于物種是所有進(jìn)化和生態(tài)研究的基本單位，因此從生物多樣性研究到保護(hù)規(guī)劃，預(yù)計(jì)其研究結(jié)果將具有廣泛的影響。他們的研究結(jié)果定于1月30日在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊上發(fā)表。“這是一個(gè)在過去十年中真正起步的領(lǐng)域。從表面上看，基因組方法看起來像靈丹妙藥，因?yàn)樗浅？欤恍枰魏畏诸悓I(yè)知識(shí)，”UM的教授Knowles說。生物學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)系和大學(xué)動(dòng)物學(xué)博物館的昆蟲館長(zhǎng)。“因此，通過將基因組學(xué)的自動(dòng)化與這些模型的統(tǒng)計(jì)能力相結(jié)合，它被提升為加快生物多樣性庫(kù)存的一種方式。唯一的問題是，這種方法并沒有做我們認(rèn)為它正在做的事情，導(dǎo)致過高估計(jì)物種數(shù)量。“

密歇根大學(xué)的研究人員表示，他們的論文既是警告又是號(hào)召性用語(yǔ) - 單獨(dú)依靠基因組數(shù)據(jù)發(fā)出警告，并呼吁采用新方法改進(jìn)基于基因組的物種劃界方法。

據(jù)作者說，目前，這些研究的結(jié)果應(yīng)被視為“最好作為物種的暫定假設(shè)”，通過使用傳統(tǒng)的分類學(xué)方法進(jìn)行額外分析來確認(rèn)或拒絕，例如博物館標(biāo)本的物理比較。

多物種聚結(jié)模型廣泛用于評(píng)估已知生物熱點(diǎn)中未被研究的群體。例如，該方法已應(yīng)用于澳大利亞西南部沙漠中的蜥蜴和蛇，亞馬遜青蛙，巴西的稀樹草原植物和安第斯山脈的甲蟲的研究。

來自目標(biāo)生物的組織樣品被收集在例如來自不同位置的沙漠蜥蜴的田趾墊中，并且來自樣品的DNA隨后在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)序，揭示個(gè)體之間的遺傳差異。然后，多物種聚結(jié)模型研究遺傳差異并試圖在物種之間劃分界限。

美國(guó)大學(xué)生態(tài)與進(jìn)化生物學(xué)系的助理研究科學(xué)家蘇庫(kù)馬蘭說：“突然之間似乎有一個(gè)神奇的子彈。你只需按一下按鈕即可獲得物種。” “但是很多人都被帶走了。”

數(shù)學(xué)模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)的簡(jiǎn)化表示，并且總是包括關(guān)于世界如何運(yùn)作的假設(shè)。用于簡(jiǎn)化多物種聚結(jié)模型的假設(shè)之一是在一群植物或動(dòng)物在地理上被隔離后立即形成新物種。

實(shí)際上，并非所有孤立的種群都成為新物種，物種形成過程涉及數(shù)十年，數(shù)千年甚至數(shù)百萬年的遺傳差異的逐漸積累。

“每個(gè)人都知道物種形成并不是一個(gè)瞬間的過程。但到目前為止，沒有人質(zhì)疑的是，忽視這一事實(shí)是如何改變這種模式告訴我們的故事，”蘇庫(kù)馬蘭說。“本文將該問題置于前沿和中心位置。”

Sukumaran和Knowles想知道如果將多物種聚結(jié)模型應(yīng)用于物種形成是長(zhǎng)期過程而不是瞬時(shí)事件的情況會(huì)發(fā)生什么。

他們使用模擬遺傳數(shù)據(jù)來比較模型如何處理這兩種情景，并發(fā)現(xiàn)當(dāng)模型未能解釋物種形成的長(zhǎng)期性時(shí)，該模型高估物種數(shù)量，估計(jì)物種的平均數(shù)量比實(shí)際存在的數(shù)據(jù)多5到13倍。

根據(jù)Sukumaran和Knowles的說法，膨脹的物種估計(jì)發(fā)生是因?yàn)樵撃Ｐ湾e(cuò)誤地識(shí)別了遺傳變異的正常種內(nèi)模式，生物學(xué)家稱之為遺傳結(jié)構(gòu)，作為物??種邊界。近幾十年來，全球各種生物體收集的大量基因組數(shù)據(jù)揭示了遺傳結(jié)構(gòu)中越來越精細(xì)的細(xì)節(jié)，好像生物學(xué)家突然獲得了一種新的，更強(qiáng)大的顯微鏡。

矛盾的是，根據(jù)Knowles和Sukumaran的說法，這種更加詳細(xì)，分辨率更高的基因組視圖使得區(qū)分物種之間的界限變得更加困難，而不是更容易。他們總結(jié)說，這很大程度上是因?yàn)槎辔锓N聚結(jié)模型無法區(qū)分動(dòng)物和植物的孤立種群與真實(shí)物種邊界之間的遺傳差異。

“具有諷刺意味的是，我們收集的基因組數(shù)據(jù)越多，我們就越不確定物種邊界的位置，”諾爾斯說。“展望未來，我們將需要改進(jìn)我們的模型并回歸替代 - 甚至更傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)形式，以便能夠識(shí)別大數(shù)據(jù)時(shí)代的物種。”