2024年1月15日,一项由中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、西北大学和湖南省文物考古研究院共同主导完成的题名为“古DNA准确鉴定湖南老司城遗址残缺头骨以及东亚豹母系遗传历史新见解”(Ancient DNA unravels species identification from Laosicheng site, Hunan Province, China, and provides insights into maternal genetic history of East Asian leopards)的论文在《动物学研究》(Zoological Research,一区TOP期刊)杂志在线发表。研究针对湖南老司城遗址两个具有鉴定争议的动物头骨,开展了古DNA数据获取,成功地获取了2例线粒体基因组数据。通过形态学(CT扫描三维重建)和分子生物学方法成功将这两个动物头骨鉴定为华北豹。进一步的研究发现东亚豹可以明确划分为东北豹、华北豹和华南豹三个主要亚群(图一)。这一研究为考古遗址中哺乳动物遗骸的准确鉴定提供了一个形态学和遗传学方法相结合的范例,并对深入理解东亚地区豹的母系遗传历史具有重要意义。

老司城遗址位于湖南湘西土家族苗族自治州,是南宋绍兴五年(1135年)至清雍正二年(1724年)永顺彭氏土司的政治、经济、军事、文化中心。该考古遗址出土了大量动物骨骼,对了解清代中期以前该地区动物群体组成提供机会,但出土动物骨骼的准确鉴定是深入研究的基础。在发现的1万多例可鉴定骨骼标本中,有2例残缺的哺乳动物头骨存在较大的争议。

为了解决这一争议,研究团队首先使用micro-CT技术对残缺头骨进行扫描并对形态数据进行分析。结果表明2个动物头骨的听泡和乳突特征与猫科(Felidae)动物的形态特征存在高度相似性,因此CT扫描结果认为这两个头骨应归属于猫科动物。然而由于头骨的残缺,形态学鉴定无法做出进一步明确的物种鉴定结果。在这种情况下,研究人员使用古DNA方法成功获取了2个头骨样品的高质量线粒体全基因组数据。系统发育和遗传距离分析的结果均显示这2个动物头骨来自于华北豹(Panthera pardus japonensis)(图一、图二、图三)。

此前,国际自然保护联盟(IUCN)猫科动物专家组将华北豹划归到了东北豹(P. p. orientalis)。然而本研究的结果显示东亚地区的东北豹、华北豹和华南豹(P. p. delacouri)被明确划分为三个不同的亚群,分别与东亚北部、中部和南部的地理位置相对应(图一)。通过线粒体基因组数据的突变率推算,发现东北豹、华北豹和华南豹的分化时间约为15.5万年前。这些发现为东亚地区豹的母系遗传历史提供了新的见解。

考古学证据表明在约600-300年前,湖南老司城遗址周边的豹种群还相当丰富,这与现今豹种群的分布存在很大差异。种群历史分析表明,豹的有效种群规模在过去3万年中一直呈下降趋势。过去几个世纪以来,豹种群的快速下降则更可能是受到人类活动的影响。

图1.豹在欧亚大陆东部地区的分布情况

图2.老司城1号样品和豹属物种间的遗传距离比较

图3.基于线粒体基因组构建的豹贝叶斯树(主要展示欧亚大陆东部群体)

本文的通讯作者为中国科学院古脊椎动物与古人类研究所付巧妹研究员和湖南省文物考古研究院莫林恒副研究员,第一作者为西北大学文化遗产学院副教授张明、研究助理王彩惠及生命科学学院硕士研究生郑宇馨。本研究由国家自然科学基金、科技部重点研发专项项目、中国科学院、腾讯科学探索奖等资助。

论文原文链接:https://www.zoores.ac.cn/article/doi/10.24272/j.issn.2095-8137.2023.292

论文DOI号:doi: 10.24272/j.issn.2095-8137.2023.292