日本國立遺傳學研究所（簡稱，遺傳研）的北野潤教授、細木拓也（研究生）、北海道大學、岐阜協立大學、京都大學、石卷專修大學、名古屋大學、慶應義塾大學、東京大學、東京海洋大學等組成的研究團隊，對2011年東日本大地震海嘯後雜交的淡水三刺魚與海洋性日本三刺魚（Gasterosteus nipponicus）的雜交群體進行了為期9年的追蹤調查，明確了基因組變化與物種界限的維持機制。源自日本三刺魚的大部分基因組區域在10代以內被快速清除，種群的基因組基本恢復為淡水三刺魚的基因組構成。研究表明，生殖隔離促進了異種基因組的清除。相關成果已發表於9月25日的《Nature Ecology & Evolution》。
圖1．2011年東日本大地震形成的湧泉池與雜交種群（圖片提供：國立遺傳學研究所，翻譯：JST客觀日本）
左：受2011年東日本大地震引發的海嘯與地層沉降影響，在岩手縣大槌町形成的湧泉池（攝影：森誠一）。
中：在該水池中發現的淡水三刺魚與日本三刺魚的雜交種群（攝影：細木拓也）。
右：海嘯將日本三刺魚、退潮將河流上游的淡水三刺魚帶入湧泉池，兩者接觸並發生種間雜交的推測模式圖
2011年東日本大地震引發的海嘯極大地改變了生物的棲息環境。海嘯過後，岩手縣大槌町中心部變為淡水濕地，淡水三刺魚和日本三刺魚在此接觸，發生了種間雜交。
研究團隊從2012年到2020年，持續採集海嘯形成的棲息地中的個體，調查源自兩物種的基因組區域比例。
結果發現，2012年採集個體中38%為雜交個體，但此後源自日本三刺魚的等位基因迅速減少，到2020年該種群的基因組構成已經基本和淡水三刺魚一致。
研究人員透過模擬驗證，發現該變化無法單純依靠隨機遺傳漂變來解釋。
淡水三刺魚既可在海洋、也可在淡水中棲息，而日本三刺魚僅為海洋性或溯河洄游型。兩物種之間存在由遺傳決定的生殖隔離機制，阻礙物種間的基因交流，具體體現在對淡水環境的適應能力、是否向海洋洄游或留在淡水的行為差異、擇偶偏好以及雜交雄性不育等方面。
研究發現，日本三刺魚在淡水環境中的存活率低於淡水三刺魚，雜交個體的存活率介於二者之間。此外，日本三刺魚相比淡水三刺魚更傾向於向海洋方向遷移，雜交個體的遷移傾向同樣處於中間水平。
基因解析結果顯示，在生殖隔離相關基因座中，源自日本三刺魚的基因組區域比其他基因組區域減少得更快。這表明生殖隔離促進了異種基因組的排除。X染色體上存在與繁殖和適應相關的基因座，被認為作為基因滲入的強屏障發揮作用。研究結果還表明，除少數主效基因外，大量弱效遺傳不相容因素，也可能參與物種界限的維持。
研究表明，少數強隔離基因與大量微弱遺傳不相容效應共同作用，維持著物種界限。
北野教授表示：「當物種分化趨近完成時，即便不同物種雜交、暫時融合在一起，最終仍會再度分離，就如同水與油一般。我們對海嘯過後偶然發現的雜交種群進行了長達9年的追蹤，在全球範圍內首次即時觀測到異種來源基因組被快速排除的過程。當年我和還是研究生的細木發現這一現象時，倍感震驚。接下來我們希望進一步闡明該機制的細節。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Nature Ecology & Evolution
論文：Rapid genome-wide purging following tsunami-induced hybridization in a stickleback population
DOI：10.1038/s41559-026-03184-1
