為什麼南非獵豹體型縮小到正常尺寸的一半？

更困難的是確定為什麼會出現這些差異。它們是由當地環境所塑造的嗎？還是由自然選擇或性選擇驅動？或者這只是隨著族群變得孤立並隨著時間的推移慢慢分化而導致遺傳變異隨機丟失的結果？

我是由自然資源保護主義者和研究人員組成的團隊的一員，當我們調查南非開普弗羅斯特區（該地區涵蓋該國的西開普省、東開普省和北開普省的部分地區）的不到 1,000 隻老虎時，他們開始回答其中一些問題。

這些獵豹比非洲大陸其他地方的獵豹小得多，在某些情況下只有其體重的一半。幾十年來，研究人員和自然資源保護主義者一直在爭論該地區的獵豹在遺傳學方面是否真正代表一個單獨的群體，如果是的話，可能是什麼導致了這種差異。

先前的遺傳學研究僅提供了有限的答案。它們中的大多數依賴少量的遺傳標記，這些標記是 DNA 中最容易突變的特定點。這對於發現大規模模式很有用，但錯過了了解族群如何進化所需的更精細的細節。

為了填補這一研究空白，我們求助於全基因組數據。這意味著，我們不是在尋找我們期望變異的 DNA 小區域，而是分析了構成獵豹基因組的鹼基對 DNA 的整個序列（25.7 億個鹼基對或總共約 19,000 個基因）。我們與當地獵豹專家和演化生物學家合作，收集了獵豹的肌肉或皮膚組織，並將它們與非洲其他地區獵豹的基因組進行了比較。

我們發現開普虎在基因上與其他非洲虎不同。這是因為它們長期與其他獵豹隔離，適應了一個地區。這對於保護具有重要意義。

開普獵豹：體型較小、孤立且基因獨特

獵豹是世界上分佈最廣的大型食肉動物之一，遍布非洲和亞洲部分地區。目前已識別出八個亞種，其中包括非洲豹（虎 虎 虎）。

非洲豹遍布撒哈拉以南非洲的大部分地區，其毛色、體型和頭骨形狀表現出不尋常的變化。一般來說，生活在開闊棲息地的獵豹往往體​​型較大、顏色較淺，而生活在森林地區的獵豹則體型較小、顏色較深。

弗洛斯特角地區（該地區擁有世界上其他地方沒有的豐富植物生物多樣性）的獵豹是這種模式的例外。它們的體型相對較小，但直到現在還沒有人知道它們獨特外觀的原因。

我們的研究發現，開普豹不僅比其他非洲豹小，還形成了自己的基因庫，與南部和東部非洲其他地方的獵豹明顯不同。

西非加納的獵豹也出現了類似的模式。在這兩種情況下，幾乎沒有證據表明最近與鄰近人群進行了基因混合。

獵豹被發現並沿著海角褶皺帶山脈遷徙，這裡是貓科動物的避難所。在山脈的北部和東部邊緣之外，獵豹的活動似乎停止了——可見的障礙是北部非常乾燥的半沙漠和東開普省大部分地區的人類活動頻繁。

兩萬多年來，氣候變遷和人類迫害如何塑造了開普獵豹

回顧過去有助於解釋為什麼這個族群在基因上是獨一無二的。我們的分析表明，這些獵豹在大約 20,000 至 24,000 年前，即最後更新世（最後一個冰河時期最冷的階段）開始與東部種群分化。

我們透過分析全基因組 DNA 來估計這一點，以重建族群何時分裂以及過去基因交換的程度。 （我們正在有效地閱讀它們共同的演化歷史，寫在基因組中。）

在此期間，南部非洲變得更加寒冷和乾燥，草原和食物越來越少，使動物更難移動和生存，並導致族群分離。最近，獵豹數量在 19 世紀和 20 世紀急劇下降，這可能是由於人類狩獵、棲息地喪失以及鼓勵農民捕殺獵豹的賞金制度造成的。 1968 年，獵豹賞金結束，隨著保育工作的加強，獵豹數量開始恢復。

由於它們與其他獵豹隔離並被獵殺，我們預計我們的研究將表明海角獵豹的基因已耗盡（當小群體雜交並失去遺傳多樣性時）。遺傳多樣性的下降使人們難以適應氣候變遷、疾病和人類壓力等新的威脅。然而，我們發現他們的遺傳多樣性比其他非洲人群略少，這是一個非常積極的結果。

基因組證據顯示適應

我們還想知道為什麼海角虎這麼小。

我們發現了大約 90 個在這些獵豹身上更常見的基因，這些基因與體型、肌肉、骨骼和能量使用有關。這些差異是有道理的，因為與其他獵豹棲息地相比，它們生活的環境中的獵物要小得多、分佈更稀疏。開普地區的獵豹主要以岩蹄兔等物種為食（普羅卡維亞）、岩鳥（奧耳塔格斯 奧勒塔格斯（和角灰羚）黑海蜈蚣）。

總之，這些遺傳訊號表明這些獵豹體型較小，因為它們以這種方式適應，而不僅僅是由於隔離或遺傳漂變。

為什麼這對保護很重要？

遺傳上獨特且適應當地環境的族群通常被描述為具有進化意義的單位。這意味著它們代表了物種進化歷史的獨特分支，需要特定的保護，以便它們可以繼續適應未來的變化。

南非獵豹的棲息地與南部非洲的其他地區不同，其獵物稀少、植被獨特、族群數量迅速擴張。大型圍欄保護區很少見，獵豹經常穿越農業和城市地區，那裡與人類的衝突很常見。

為了保護這些獵豹，它們的棲息地必須連接起來，以便它們可以不受限制地移動並免受迫害。偷獵和道路死亡率是確保獵豹在景觀中生存必須解決的額外威脅。與土地所有者和社區合作對於保護獵豹至關重要。

透過保護這些老虎，我們不僅拯救了一種標誌性的掠食者，而且還保留了非洲大陸最獨特的景觀之一數千年來形成的進化遺產。