日本国立遗传学研究所（简称，遗传研）的北野润教授、细木拓也（研究生）、北海道大学、岐阜协立大学、京都大学、石卷专修大学、名古屋大学、庆应义塾大学、东京大学、东京海洋大学等组成的研究团队，对2011年东日本大地震海啸后杂交的淡水三刺鱼与海洋性日本三刺鱼（Gasterosteus nipponicus）的杂交群体进行了为期9年的追踪调查，明确了基因组变化与物种界限的维持机制。源自日本三刺鱼的大部分基因组区域在10代以内被快速清除，种群的基因组基本恢复为淡水三刺鱼的基因组构成。研究表明，生殖隔离促进了异种基因组的清除。相关成果已发表于9月25日的《Nature Ecology & Evolution》。
图1．2011年东日本大地震形成的涌泉池与杂交种群（供图：国立遗传学研究所，翻译：JST客观日本）
左：受2011年东日本大地震引发的海啸与地层沉降影响，在岩手县大槌町形成的涌泉池（摄影：森诚一）。
中：在该水池中发现的淡水三刺鱼与日本三刺鱼的杂交种群（摄影：细木拓也）。
右：海啸将日本三刺鱼、退潮将河流上游的淡水三刺鱼带入涌泉池，两者接触并发生种间杂交的推测模式图
2011年东日本大地震引发的海啸极大地改变了生物的栖息环境。海啸过后，岩手县大槌町中心部变为淡水湿地，淡水三刺鱼和日本三刺鱼在此接触，发生了种间杂交。
研究团队从2012年到2020年，持续采集海啸形成的栖息地中的个体，调查源自两物种的基因组区域比例。
结果发现，2012年采集个体中38%为杂交个体，但此后源自日本三刺鱼的等位基因迅速减少，到2020年该种群的基因组构成已经基本和淡水三刺鱼一致。
研究人员通过模拟验证，发现该变化无法单纯依靠随机遗传漂变来解释。
淡水三刺鱼既可在海洋、也可在淡水中栖息，而日本三刺鱼仅为海洋性或溯河洄游型。两物种之间存在由遗传决定的生殖隔离机制，阻碍物种间的基因交流，具体体现在对淡水环境的适应能力、是否向海洋洄游或留在淡水的行为差异、择偶偏好以及杂交雄性不育等方面。
研究发现，日本三刺鱼在淡水环境中的存活率低于淡水三刺鱼，杂交个体的存活率介于二者之间。此外，日本三刺鱼相比淡水三刺鱼更倾向于向海洋方向迁移，杂交个体的迁移倾向同样处于中间水平。
基因解析结果显示，在生殖隔离相关基因座中，源自日本三刺鱼的基因组区域比其他基因组区域减少得更快。这表明生殖隔离促进了异种基因组的排除。X染色体上存在与繁殖和适应相关的基因座，被认为作为基因渗入的强屏障发挥作用。研究结果还表明，除少数主效基因外，大量弱效遗传不兼容因素，也可能参与物种界限的维持。
研究表明，少数强隔离基因与大量微弱遗传不兼容效应共同作用，维持着物种界限。
北野教授表示：“当物种分化趋近完成时，即便不同物种杂交、暂时融合在一起，最终仍会再度分离，就如同水与油一般。我们对海啸过后偶然发现的杂交种群开展了长达9年的追踪，在全球范围内首次实时观测到异种来源基因组被快速排除的过程。当年我和还是研究生的细木发现这一现象时，倍感震惊。接下来我们希望进一步阐明该机制的细节。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Nature Ecology & Evolution
论文：Rapid genome-wide purging following tsunami-induced hybridization in a stickleback population
DOI：10.1038/s41559-026-03184-1
