东方铃蟾（Bombina orientalis）（图1）是一种分布于俄罗斯远东地区、朝鲜半岛和我国东北、华东一带的两栖类物种，常见于山间溪流旁的水坑和石缝中。东方铃蟾在北京原先没有分布，然而今天我们却可以在西山一带见到它的踪迹，这些东方铃蟾从何而来？据记录，我国知名的两栖爬行学家刘承钊先生1927年从山东烟台采得东方铃蟾活体200余只带到北京，部分放养在原燕京大学（今北京大学）校园内的水沟中，部分放养在西山卧佛寺旁的山溪水流内。今天我们在北京见到的东方铃蟾，就是刘承钊先生从烟台带来个体的后代吗？若果然如此，这个种群孤独地经历了近百年的异乡风雨，和源种群相比又产生了怎样的差异？

图1. 东方铃蟾

近日，北京大学生命科学学院和生态研究中心姚蒙课题组在BMC Ecology and Evolution上发表了题为“A centenary tale: population genetic insights into the introduction history of the oriental fire-bellied toad (Bombina orientalis) in Beijing”的研究论文。这项研究通过分析多个线粒体和细胞核DNA遗传标记，重建了近百年前东方铃蟾北京种群的引入历史和遗传多样性变化模式，揭开了这个传奇种群的身世之谜。

图2. 东方铃蟾分布范围（a）及本研究采样点（b，c）

由于一次偶然的机遇，2015年研究组开展北京地区水生生物多样性调查时，在香山樱桃沟附近的小池塘中发现了东方铃蟾的身影，通过文献查到其引入过程的简短记录。众所周知，通过一次性将少数个体引入异地而成功建立动物种群的实例并不常见，这与小种群遗传多样性丧失严重、近交率的增加可能会导致繁殖率和存活率降低、以及对环境不利因素的抗性减弱等多种因素有关。北京地区东方铃蟾种群的形成经历典型的奠基者效应，我们希望通过对这个独特案例的研究获得到更多关于小种群建立和生存的信息，并由此为濒危动物的异地保护和入侵物种的管理提供启示。

为了获得关于北京地区东方铃蟾的分布信息，2015-2017年期间，研究组在首先对历史记录的放生地点进行了调查，在北京大学内并未发现东方铃蟾分布，在卧佛寺则有分布。随后我们以卧佛寺为中心，在10-30公里半径内开展了野外调查。我们在5个调查点发现了东方铃蟾的踪迹，而其余的7个调查点中没有发现（图2）。此外，为重建引入历史，我们对野生东方铃蟾的烟台和青岛种群也进行了样品采集，用于鉴定源种群所在地。其中烟台为记录的源种群，青岛为非源种群。

通过对线粒体DNA的D-loop和Cytb区段的1831 bp序列进行了遗传多样性分析，发现北京地区的150个个体仅具有6个多态位点，遗传多样性极低。单倍型网络图结果显示，烟台（89个体）和青岛（22个体）分别包括38和10种单倍型，而北京地区（150个体）仅具有2种单倍型，其中一个为烟台种群共有单倍型。此外，北京和烟台种群单倍型聚集成簇，青岛种群独立聚集成簇，提供了北京东方铃蟾种群来自于烟台的遗传学证据（图3）。

图3. 基于线粒体1827 bp序列的单倍型网络图

进一步通过对参与繁殖的雌性个体数进行随机模拟显示，在最初引入北京群体中有2-4名雌性个体成功繁殖并且其后代繁衍至今是最有可能产生目前北京种群中观察到单倍型数量的情况。

对东方铃蟾微卫星位点的研究结果表明，北京地区东方铃蟾的种群遗传多样性参数，包括等位基因数目、等位基因丰富度、观察和期望杂合度，都显著低于烟台源种群。因此，在核DNA水平上，北京种群同样表现出较低的多态性水平。此外对微卫星进行的遗传结构分析显示，北京地区种群个体聚集成簇，烟台和青岛种群另外聚集成簇，说明北京和烟台种群已经发生了明显的遗传分化，虽然在90多年前北京和烟台的东方铃蟾还是一家。对北京种群内部的聚类分析表明，北京地区5个种群遗传混杂，内部并没有显著的遗传结构（图4）。此外对微卫星遗传漂变的模拟结果显示，北京种群可能是由40-60个体的种群繁育至今，种群增长率约在1.04-1.08之间。

图4. 基于微卫星的种群遗传结构分析

我们对北京地区东方铃蟾种群的调查研究结果表明，这个种群是由少数个体的单次引入建立的，并在北京独立生存了近一个世纪。本研究结果为北京东方铃蟾种群来自于烟台提供了切实的遗传学证据，并显示当前北京种群在经历奠基者效应后发生了严重的遗传漂变，经历了明显的遗传多样性丧失，且与源种群已产生显著的遗传分化。本研究有助于进一步研究与之类似的入侵物种或者濒危物种的繁殖、适应和生存规律，可以为异地保护和生态管理提供借鉴。

研究人员进行铃蟾调查和测量记录

北京大学生命科学学院博士后张姗为本论文第一作者，北京大学已毕业本科生林美希、刘嘉伟和科研助理陈将策为共同作者，北京大学生态研究中心副研究员姚蒙为本论文的通讯作者。该研究得到了云南社会发展专项、青藏二次科考项目、科技部基础资源调查项目等资金的资助支持。感谢所有参与和协助本项目野外工作的志愿者。

研究组介绍

姚蒙

北京大学生态研究中心、北京大学生命科学学院赵进东课题组副研究员

研究领域：

1.利用环境DNA技术进行生物多样性研究

2.动物群落结构及食物网关系

3.野生濒危动物种群遗传学

原文链接：https://bmcecolevol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12862-022-02072-z