科大与浸大研究团队联手破译深海帽贝群体连通性

香港科技大学（科大）与香港浸会大学（浸大）的研究人员联手首次破译一种广泛分布于西北太平洋热液区与冷泉区的深海帽贝的迁徙历史、遗传结构，以及群体连通性。这项研究增进了我们对深海生物在生境、地形，与洋流交互作用下的历史种群分化与当代基因流的认识。研究结果可为海洋生物多样性的保育及生态环境管理制度的建立提供重要科学依据。

20世纪70年代末至80年代初深海热液喷口与冷泉渗漏区的相继发现，极大地改变了人类对地球上生命进化过程的认知。与主要由光合作用驱动的陆地及浅海生态系统不同，广泛分布于地壳运动活跃区的深海热液与大陆边缘的深海冷泉生态系统主要由化能合成作用驱动，形成了宛若深海“荒漠”里的“生命绿洲”。然而，随着海洋科考的不断深入，科学家们发现这些“生命绿洲”通常相距数百公里，而一些物种在深海热液区与冷泉区均有分布。这些发现不禁引人深思：这些深海生物如何实现基因交流？不同生物群落之间是否存在遗传分化？

为了深入探讨这些科学问题，科大海洋科学系讲座教授暨系主任钱培元与浸大生物系教授邱建文率领本港团队，并连同中国海洋大学及日本国立研究开发法人海洋研究开发机构的海洋生物学家，运用群体遗传学分析与物理洋流模型，系统地研究了一种广泛分布于西北太平洋热液区与冷泉区的深海帽贝的迁徙历史、遗传结构，以及群体连通性。

通过群体遗传学分析，研究团队首次揭示该深海帽贝在西北太平洋分为四个亚群，包括一个热液亚群与三个冷泉亚群。种群历史分析推衍出这四个亚群形成的历史过程：该种深海帽贝最初分化为两个冷泉亚群; 其中，较浅水的冷泉亚群栖息于黑岛海丘冷泉区。少数该亚群的帽贝幼体伴随黑潮的历史性迁移侵入冲绳海槽，逐渐适应冲绳热液区的本地环境，并形成热液亚群；较深水的冷泉亚群分布于南海蛟龙海脊冷泉区与相模湾冷泉区，并逐步分化为两个较深水亚群。该遗传分化可能与吕宋海峡的地理阻隔及南海蛟龙冷泉区近两千年来的甲烷通量下降有关。

研究团队亦通过物理海洋模型数据探讨了地形与洋流在塑造该深海帽贝的群体连通性、迁徙途径，以及不同亚群杂交等方面的潜在作用。其中，数值粒子实验表明冲绳海槽向西北太平洋开阔海域的水体输运受到冲绳海槽地形的限制(特别是在水深800 m 及其以下)，因此解释了该深海帽贝分布于冲绳海槽各个热液区群体的高度连通性与遗传均一性。数值粒子实验亦表明小部分来自相模湾冷泉亚群的帽贝幼虫可能受到西北太平洋中层洋流的影响偶然迁徙至冲绳热液区，进而实现冷泉亚群与热液亚群的个体杂交。

此项研究增进了我们对生活于热液区及冷泉区的深海生物在生境、地形，与洋流交互作用下的历史种群分化与当代基因流的认识。身兼科大捷成David von Hansemann 理学教授的钱教授表示：“群体连通性是《生物多样性公约》、国际海事组织与其他联合国专门机构，以及各种国际组织评估特定栖息地生物多样性保护价值的关键标准。因此，这项研究不仅有益于我们了解深海生物的演化机制与群体连通性，而且能够服务于未来海洋生物多样性的保育及生物资源的可持续利用，更为区域环境管理计划的拟定与全球海洋生态系统保护区的构建提供重要科学依据”。

相关成果已发表于国际学术期刊《分子生物与进化》。