非洲大湖历史水系演化与水位波动对淡水螺类系统发育及生物地理格局的塑造

《Journal of Biogeography》：Historical Drainage Evolution and Water Level Fluctuations in the African Great Lakes Shaped Phylogeny and Biogeography of Freshwater Gastropods

　　本研究通过多基因分子系统发育分析，揭示了非洲大湖（AGL）地区淡水螺类Gabbiella属的演化历史与生物地理格局。研究结果表明，该属的多样化过程与中新世以来的地质构造活动（如裂谷作用）、历史水系连通性变化及气候驱动的湖面波动密切相关，其时空演化模式与丽鱼科鱼类等水生生物具有相似性，凸显了地质历史与气候变化对东非淡水生物多样性的共同塑造作用。

　　

引言

非洲大湖（AGL）作为热带地区最大的淡水湖系统，其形成源于东非裂谷带的构造活动，形成了被水填充的深部凹陷。这些湖泊不仅在水资源供给、生物多样性维持等方面具有重要价值，更是研究演化生物学的天然实验室。尽管以往研究多集中于鱼类（如著名的丽鱼科鱼类），但对大型无脊椎动物演化机制的认识仍较有限。本研究以淡水螺类Gabbiella属为模型，通过整合多基因分子数据与生物地理学分析，探讨历史水系连通性与水位波动如何影响其系统发育关系与分布格局。

材料与方法

研究团队在六大非洲大湖（坦噶尼喀湖、基伍湖、爱德华湖、阿尔伯特湖、维多利亚湖、马拉维湖）及其主要连接河流、乌干达西部火山口湖进行了系统性采样。采用多基因座分子系统发育方法，结合线粒体基因（COI和16S）与核基因（H3和28S）标记，通过最大似然法（ML）和贝叶斯推断（BI）构建系统发育树，并利用BEAST软件进行分子钟定年分析。采用统计简约法构建单倍型网络，计算遗传p-距离，并运用BioGeoBEARS软件重建祖先分布区。

结果

系统发育分析显示，Gabbiella属可分为三个主要支系，其多样化过程始于中新世，并在上新世和更新世持续进行。遗传距离分析表明，不同物种间存在高度分化，而G. humerosa亚种间则呈现典型的种内遗传差异。祖先区域重建提示，G. humerosa亚种的最近共同祖先（MRCA）于晚更新世起源于基伍-坦噶尼喀地区，而尼罗河水系亚种的祖先最可能分布于基伍湖与阿尔伯特湖区域。单倍型网络分析进一步揭示了各湖泊种群间的遗传连通性与隔离模式。

讨论

Gabbiella属的多样化时间与东非裂谷带的重要地质事件（如裂谷作用、水系重组）及气候波动导致的湖面变化高度吻合。构造活动与气候变化共同决定了物种的分布与分化模式。在每次地理隔离事件后，扩散而非灭绝更可能决定物种的分布格局，体现了G. humerosa较高的生态耐受性。其空间多样化模式与非洲其他软体动物及鱼类类群相似，说明其演化受到共同潜在因素的影响。

结论

本研究首次提供了非洲大湖地区淡水螺类Gabbiella属的分子系统发育框架，揭示了其演化历史与地质事件、气候变化的紧密关联。结果表明，更新世期间的裂谷作用及历史水系变化通过隔离与扩散机制塑造了当前G. humerosa亚种的多样性分布格局。该研究为理解东非淡水生物多样性演化提供了重要案例，并强调了对Gabbiella属进行基于分子数据的分类学修订的必要性。