马鹿的演化与种系发生进展∗

周璨林，陈开旭，马合木提哈力克

(1.新疆大学生命科学与技术学院，资源生物研究所，新疆乌鲁木齐830046；2.新疆医科大学基础医学院，新疆乌鲁木齐830011)

1 马鹿的形态学分类

马鹿又称红鹿，赤鹿，是一种大型鹿科动物，属于哺乳动物纲偶蹄目反刍亚目鹿科鹿属．马鹿出现较晚，和梅花鹿关系较近，一般认为是由梅花鹿进化而来，在野生情况下可以进行交配．马鹿广泛分布于北半球，根据传统分类将全世界的马鹿分为22个亚种，其分布区域如图1所示．

图1 传统分类下全世界马鹿分布图

自从1887年Brooke[1]首次对鹿科分类以来，马鹿形态分类一直主要是针对一些形态特征进行区分，比如身型和角的大小以及形态等易于识别的形态体征[2−4]，但是这些特征都会受到营养因素影响[5]，并且不能够真正代表进化单元．因此人们开始转而投向更加可靠地非营养依赖的特征，如毛发颜色，社会组织结构，社交信号[4]．除了形态分类以外，利用地理隔绝也作为分类的依据，1982年Bryant与Maser[6]提出依据地理分布不同应当将马鹿分为2个物种，即存在于旧大陆的马鹿和北美鹿(Cervus canadensis)，该观点以白令海峡作为分界线．

不论哪种方法，其分类争论的焦点主要集中在：1)是否将梅花鹿作为马鹿种之下的一个部分，2)旧世界马鹿和北美马鹿之间的关系，3)亚洲东部，南部以及远东地区马鹿之间的相互关系．

物种是指生物基本的分类单元，对于哺乳动物等有性生殖的高等动物，物种定义为一组能够或潜在能够相互培育的生物．根据种的这一定义，由于梅花鹿与马鹿可以杂交产生可育后代与之相吻合，因此二者应属于同一物种．如俞秀璋等[7]利用东北马鹿及其与东北梅花鹿杂交后代回交，互交均可育，进一步的染色体分析表明，东北梅花鹿的2n=66，东北马鹿的2n=68，但是二者的染色体总臂数都是70，可能是由于东北马鹿及其与东北梅花鹿之间存在罗伯逊断裂造成的．虽然该观点与传统分类并不一致，而且其争论一直存在，但又有了新的分子证据支持（详见下）．

旧世界马鹿和北美马鹿之间的地理隔绝是亚欧大陆和北美洲之间的白令海峡．在这种分类情况下旧世界的马鹿称为马鹿(red deer)，北美马鹿则改称为麋鹿(wapiti)．这一分类系统具有现实的地理依据，并且在1984年得到了Cockerill[8]的支持，但是依照这种分类，在马鹿和北美鹿两个种以下的亚种分类存在许多争议[9,10]．

在东亚，南亚，北亚地区生活着阿勒泰马鹿(也称为西伯利亚马鹿C.e.sibericus)，天山马鹿(C.e.songaricus)，阿拉善马鹿(C.e.alashanicus)，甘肃马鹿(C.e.kansuensis)，西藏马鹿(C.e.wallichii)，白臀鹿(C.e.macneilli)，东北马鹿(C.e.xanthopygus)以及塔里木马鹿(C.e.yarkandensis)一共8个亚种，这8个亚种在我国均有分布．其中塔里木马鹿(C.e.yarkandensis)形态特征与其他马鹿差距较大，而与欧洲马鹿形态接近，其余7个马鹿亚种相似性较小，因此对于这一地区的马鹿区分主要集中在这7个马鹿亚种之间．

对于马鹿的形态识别主要集中在臀部斑块和鹿角形态，同时也会综合考虑体长，体高，臀宽等易受营养条件影响的可变形态．马鹿的形态研究都是以动物园或其他人工捕获饲养的马鹿为研究对象，因此可靠的捕获地点就是研究成败的第一步．但是由于动物捕获后长距离的转运，最初的捕获位置往往比较模糊不清，再加之栖息地的接近甚至重叠，因此利用形态学分类往往存在较多的质疑．如西藏马鹿生活在青藏高原的南部，第一个被作为西藏马鹿识别的鹿是从尼泊尔转运到印度巴拉克普尔动物园(Barrackpore)并被鉴定，它的捕获地点是模糊的，另一只西藏马鹿被伦敦动物园收购，只知道它大概来自雅鲁藏布江上游西藏的玛旁雍错湖，而该地距离四川白唇鹿的栖息地十分接近，因此其形态学分类的结果令后人生疑．阿拉善马鹿(C.e.alashanicus)的栖息地大多在甘肃马鹿(C.e.kansuensis)之间，甚至有部分栖息地重叠．另一个使得形态学分类遭到质疑的原因是，形态学特征较为模糊，并且部分特征是为了适应环境而产生的．如西藏马鹿的前面部较宽，这种扩大鼻腔容量的现象是为了适应高海拔而产生的，该特征与驯鹿类似，但是二者亲缘关系较远．天山马鹿和阿勒泰马鹿,这两种马鹿分别来自天山山脉和西伯利亚地区，根据Dolan[2]的描述，它们的区别主要在颜色和臀部的纹路形状．然而这两种区别存在较大的变异，因此如果忽略这种变异，那么北美马鹿和天山以及阿勒泰马鹿被认为是相同的亚种．1952年Flerov[11]描述了阿拉善马鹿，该鹿的特点是灰棕色带有北美马鹿样的臀部轮廓，还有一个形态学分类的问题是主观性较强，如Dolan[2]对四川白唇鹿的皮毛颜色描述是：红褐色背部有点状斑块，后部是黑红色，夏天尤其明显．臀部有一条黑线分割至尾部，然后在背侧扩大直至尾部，宽大的黑色斑块延伸到臀部，雌鹿的这一特征较雄鹿明显．但是在1938年四川白唇鹿的皮毛颜色被描述[12]为冬季有灰色斑点，从棕色或红色到银白色，腹部和头部的两侧都是或多或少出现纯白色，非常小的纯白色臀部斑块，外部被黑色线条包围．

2 遗传方法对马鹿的系统分化研究

随着遗传学等相关学科的发展，利用碱基多样性对马鹿进行系统发生分析越来越受到人们的重视．而将这种新技术引入马鹿的系统发生以及亚种研究当中，一些新的观点不断被提出，如Mahmut等人[13]利用D-loop区对世界马鹿进行研究，将北半球已知马鹿的22个亚种分为东部系统马鹿和西部系统马鹿，并认为塔里木马鹿(C.e.Yarkandensis)是西部系统的祖先，西藏马鹿(C.e.wallichi)是东部系统的祖先；Ludt等人[14]利用细胞色素b研究马鹿的起源时发现，鹿类的祖先应当是在现在的吉尔吉斯斯坦和北印度之间，同时进一步提出西部系统马鹿可以分为4个亚群体，东部系统马鹿可以分为3个亚群体，提出中亚原始种群塔里木马鹿(C.e.Yarkandensis)，大夏马鹿(C.e.bactrianus)不属于这两个系统．并且梅花鹿(Cervus nippon)并不是一个独立的物种，而是在起源上与东部系统马鹿同属一个物种．这个概念的提出也和梅花鹿与东部系统马鹿杂交产生可育后代相吻合．人工杂交试验至今没有发现西部马鹿和梅花鹿或东部系统马鹿交配并产生可育后代的记录．这也从侧面反映了东部系统马鹿和梅花鹿之间的亲缘关系较近，甚至是同一个物种，而西部系统马鹿与东部系统马鹿亲缘关系较远，可能为不同物种．

鹿科动物的dloop研究显示出与细胞色素b相似的结果并且也证实东西部马鹿是两个明显的种．因此不支持把马鹿分为一个总种，或者很多亚种．应当将马鹿，梅花鹿合并分类，东部系统马鹿，西部系统马鹿以及塔里木马鹿．东部系统马鹿再细分为3个分支，西部系统马鹿再细分为4个分支，最后塔里木马鹿单独一个分支．

东部系统马鹿的分支包括北美北亚分支，东亚分支，南亚分支．北美北亚分支体和南亚群体中都有阿勒泰马鹿和天山马鹿，甘肃马鹿和白臀鹿也无法区分，亚种间的界限比西部系统难区分，塔里木马鹿虽然地理上离东部系统马鹿所在地天山很近，但是遗传距离却和西部系统很近．东部系统和梅花鹿亲缘关系近有可能是由于他们之间的杂交造成的，但是马鹿和日本梅花鹿在地理上是隔绝的，因此东部马鹿和梅花鹿拥有相同的祖先．

西部系统马鹿的分支包括西欧分支，Balkan分支，中东分支，非洲分支．先前的毛色以及形态学研究也得到了相同的结论[15]．Balkan分支与中东分支之间的地理隔绝是土耳其的博斯普鲁斯海峡．阿尔卑斯山和喀尔巴阡山是西欧分支与Balkan分支的分界线．在现今的线粒体细胞色素b的证据面前，先前的亚种分类遭到了进一步的质疑．在西欧分支中，原本的挪威马鹿(C.Atlanticus),克里米亚马鹿(C.e.brauneri),中欧马鹿(C.e.Hippelaphus),西班牙马鹿(C.hispanicus)以及苏格兰马鹿(C.scoticus)之间的亚种差异并不存在．同样的Balkan分支中的西班牙马鹿(C.hispanicus)和罗马尼亚马鹿（C.e.montanus)使用细胞色素b也不能够进行区分．另一方面西班牙马鹿(C.hispanicus)在形态学分类中即属于西欧分支又属于Balkan分支.

东部马鹿有三个亚组群（北亚北美亚组，南亚亚组，东亚亚组）可以有较清晰的界定．在北亚北美亚组中的天山马鹿与阿勒泰马鹿，以及南亚马鹿中的甘肃马鹿和四川白唇鹿都无法相区分．与西部马鹿相同，这些东部马鹿的空间隔离障碍更加难以鉴别．事实上，阿勒泰马鹿和美洲马鹿都或多或少的与周边的马鹿相分离，其边界在伊苏布尔地区，这里的阿穆尔山是东北马鹿的栖息地．南亚亚组马鹿与其他马鹿的分界线是塔克拉玛干戈壁沙漠，本亚组中的白唇鹿由于海拔与其他马鹿栖息地隔离．原始的塔里木马鹿在整个马鹿进化树的根部，地理上被塔克拉玛干沙漠将其与东部马鹿栖息地隔绝，帕米尔高原将其与西部马鹿栖息地隔绝．尽管它的栖息地更加接近北亚北美组，但是从遗传上讲更加接近西部马鹿．梅花鹿和白唇鹿同属东部马鹿，欧亚大陆的梅花鹿现今作为梅花鹿的亚种分支，Kuwayama和Ozawa[16]于2000年利用线粒体的控制区进行研究，将其定为梅花鹿的进化树根部．梅花鹿中的高分化可能是由于使用线粒体和微卫星数据检测到的遗传漂变造成的[17,18]．最近的研究指出，梅花鹿在遗传上与东部马鹿接近可能是由于杂交造成的[19,20]．然而系统发生树缺乏镶嵌进化的模式，因此否定了线粒体的杂交假设[16]．进一步，日本的梅花鹿并没有杂交，因此很可能是东部马鹿与梅花鹿拥有共同的祖先，该祖先与西部马鹿的祖先分道扬镳．

3 今后马鹿分类的研究方向

解决分类困扰的一个重要途径是提取化石中的DNA，并与今天的研究相互对比．该研究在2012年取得了突破，Stankovic等人[21]利用克什米亚半岛的三块化石提取线粒体细胞色素b，经过比对发现在37 570∼45 641年之间克里米亚地区的马鹿与中国天山马鹿亲缘关系比较近，也就是现在的东部系统马鹿，而在50 000年前则仍是与现在的西部系统马鹿关系较近．众所周知，在克什米亚半岛现今仅有西部马鹿出现，因此该研究表明至少在克什米亚半岛地区出现种群替换现象．虽然Stankovic取得了很大的成果，但是由于化石数量有限并且提取DNA存在困难，因此此类研究可能会出现困难．

由此可见，求助于今天数据可能是更为实际的方法．现今的分类混乱问题的根源是采样地点的模糊，传统的马鹿样品多为捕获后的马鹿个体采样，这些马鹿一般多为动物园等所有，其来源地并不确切．因此在栖息地采样就显得尤为重要，但是由于马鹿体型较大行动迅速，捕获式采样会带来一定的危险性，并且由于其数量较少且受法律保护，传统捕获式采样受到很大的限制．随着技术的发展，非损伤性采样成为今后发展的方向，该方法是指在不打扰该动物的前提下，收集粪便，毛发，尿液等样品的一种采样方式．如周璨林[22]2014年使用这种方法对天山马鹿采样，并与其他东部马鹿进行比较，确定了在天山山脉至少存在一个地理分界线．

参考文献：

[1]Brooke V.On the classif i cation of the Cervidae,with a synopsis of the existing species[J].Proc Zool Soc Lond,1878,7:883-928.

[2]Dolan J M.A deer of many lands:a guide to the subspecies of the red deerCervus elaphusL[J].Zoonooz,1988:62(10):4-34.

[3]Geist V.Bones of contention revisited:did antlers enlarge with sexual selection as a consequence of neonatal security strategies?[J].Appl Anim Behav Sci,1991,29:453-469.

[4]Geist V.Endangered species and the law[J].Nature,1992:357,247-276.

[5]Geist V.Deer of the World:Their Evolution,Behaviour,and Ecology[M].UK:Swan Hill Press,1999.

[6]Bryant LD,Maser C.Classif i cation and distribution.In:Thomas,J W,Toweill,D E Elk of North America[M].Harrisburg:Stackpole Books,1982,1-59.

[7]俞秀璋,胡振东,马昆,等.东北梅花鹿与东北马鹿种间杂交F1能育性的细胞遗传学基础的研究[J].中国农业科学,1990,23(4):69-73.

[8]Cockerill,R A Deer.In:Mcdonald,D(Ed.),The Encyclopedia of Mammals[M].New York:Facts on File Puplishing,1984.

[9]Cronin M A.Intraspecif i c mitochondrial DNA variation in North American cervids[J].J Mammal,1992,73:70-82.

[10]Nowack R M.Walker s Mammals of the World[M].Baltimore:f i fth ed John Hopkins Press,1991.

[11]Flerov K K.Fauna of USSR Mammals Musk deer and deer[M].Moscow:Academy of Sciences of the USSR,1952.

[12]Engelmann C.¨Uber die Grosss¨auger Szetschwans[J].Sikongs und Osttibets Z S¨augetierkd,1938,13:1-76.

[13]Mahmut H,Masuda R,Onuma M,et al.Molecular Phylogeography of the Red Deer(Cervus elaphus)Populations in Xinjiang of China:Comparison with other Asian,European,and North American Populations[J].Zoological Science,2002,19(4):485-495.

[14]Ludt C J,Schroeder W,Rottmann O,et al.Mitochondrial DNA phylogeography of red deer(Cervus elaphus)[J].Molecular Phylogenetics and Evolution,2004,31:1064-1083.

[15]Groves C P,Grubb P.Relationships of living deer.In:Wemmer CM,(ed)Biology and management of the Cervidae[M].Washingon,DC:Research symposia of the National Zoological Park,1987.

[16]Kuwayama R,Ozawa T.Phylogenetic relationships among European Red deer,Wapiti and Sika Deer inferred from mitochondrial DNA sequences[J].Mol.Phylogenet.Evol.2000,15,115-123.

[17]Cook CE,Wang Y,Sensabaugh G.A mitochondrial control region and cytochrome b phylogeny of sika deer(Cervus nippon)and report of tandem repeats in the control region[J].Mol Phylogenet Evol,1999,12:47-56.

[18]Goodman S J,Tamate H B,Wilson R,et al.Bottlenecks,drift and dif f erentiation:the population structure and demographic history of sika deer(Cervus nippon)in the Japanese archipelago[J].Mol Biol 2001,10:1357-1370.

[19]Goodman M,Porter C A,Czelusniak J,et al.Toward a phylogenetic classif i cation of Primates based on DNA evidence complemented by fossil evidence[J].Mol Phylogenet Evol 1998,9:585-598.

[20]Willard S T,Flores-Foxworth G,Chapman S,et al.Hybridization between wapiti(Cervus elephus manitobensis)and sika deer(Cervus nippon):a comparison of two artif i cial insemination techniques[J].J Zoo Wildl Med,1998,29(3):295-299.

[21]Stankovic A,Doan K,Mackiewicz P,et al.First ancient DNA sequences of the Late Pleistocene red deer(Cervus elaphus)from the Crimea,Ukraine[J].Quaternary International,2011,245:262-267.

[22]Zhou C L,Risalat T,Mahmut H.Genetic dif f erentiation between red deer from dif f erent sample sites on the Tianshan Mountains(Cervus elaphus),China[J].Mitochondrial DNA,2014,6(28):1-11.