根據(jù)兩位密歇根大學進化生物學家的一項新研究，越來越流行的技術(shù)僅通過分析遺傳差異來推斷動物和植物中的物種邊界是有缺陷的，并且可能導致夸大的多樣性估計。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)學模型所做出的推論的準確性，而沒有耗費費力的，艱苦的比較博物館藏品中標本的過程。他們發(fā)現(xiàn)，遺傳方法，正式稱為多物種聚結(jié)模型，可以導致物種估計比真實數(shù)字高5到13倍。

由于物種是所有進化和生態(tài)研究的基本單位，因此從生物多樣性研究到保護規(guī)劃，預計其研究結(jié)果將具有廣泛的影響。他們的研究結(jié)果定于1月30日在美國國家科學院院刊上發(fā)表。“這是一個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，因為它非?？?，不需要任何分類專業(yè)知識，”UM的教授Knowles說。生物學和進化生物學系和大學動物學博物館的昆蟲館長。“因此，通過將基因組學的自動化與這些模型的統(tǒng)計能力相結(jié)合，它被提升為加快生物多樣性庫存的一種方式。唯一的問題是，這種方法并沒有做我們認為它正在做的事情，導致過高估計物種數(shù)量。“

密歇根大學的研究人員表示，他們的論文既是警告又是號召性用語 - 單獨依靠基因組數(shù)據(jù)發(fā)出警告，并呼吁采用新方法改進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)的分類學方法進行額外分析來確認或拒絕，例如博物館標本的物理比較。

多物種聚結(jié)模型廣泛用于評估已知生物熱點中未被研究的群體。例如，該方法已應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隨后在實驗室中測序，揭示個體之間的遺傳差異。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。

美國大學生態(tài)與進化生物學系的助理研究科學家蘇庫馬蘭說：“突然之間似乎有一個神奇的子彈。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)學模型是對現(xiàn)實的簡化表示，并且總是包括關(guān)于世界如何運作的假設(shè)。用于簡化多物種聚結(jié)模型的假設(shè)之一是在一群植物或動物在地理上被隔離后立即形成新物種。

實際上，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。

“每個人都知道物種形成并不是一個瞬間的過程。但到目前為止，沒有人質(zhì)疑的是，忽視這一事實是如何改變這種模式告訴我們的故事，”蘇庫馬蘭說。“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)模型應用于物種形成是長期過程而不是瞬時事件的情況會發(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)當模型未能解釋物種形成的長期性時，該模型高估物種數(shù)量，估計物種的平均數(shù)量比實際存在的數(shù)據(jù)多5到13倍。

根據(jù)Sukumaran和Knowles的說法，膨脹的物種估計發(fā)生是因為該模型錯誤地識別了遺傳變異的正常種內(nèi)模式，生物學家稱之為遺傳結(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)中越來越精細的細節(jié)，好像生物學家突然獲得了一種新的，更強大的顯微鏡。

矛盾的是，根據(jù)Knowles和Sukumaran的說法，這種更加詳細，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，這很大程度上是因為多物種聚結(jié)模型無法區(qū)分動物和植物的孤立種群與真實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，以便能夠識別大數(shù)據(jù)時代的物種。”