氣候變化推動全球物種多樣性和分布發生實質性變化，而荒漠生態系統被預測為最易受氣候變化影響的生態系統之一。盡管一些荒漠物種已進化出復雜的遺傳、生理或行為適應，但許多物種在其生理閾值附近持續生存。目前，學界對于生活在極端環境中的荒漠物種如何應對氣候變化，尚不明晰。
近日，中國科學院動物研究所研究團隊選擇了東亞干旱半干旱地區廣泛分布的小毛足鼠和內蒙古三趾跳鼠兩種遠緣荒漠嚙齒類物種，通過整合種群遺傳學和生態基因組學方法，綜合評估了荒漠物種的局部適應性和氣候變化下的脆弱性。此前研究表明，兩種物種存在高度同域分布，在關鍵代謝和細胞過程中具有平行的遺傳適應，但在形態、生態及行為方面表現出明顯差異。這為研究趨同或趨異的氣候適應，以及評估干旱半干旱生態系統中物種特異性的氣候變化脆弱性提供了天然的實驗系統。
研究發現，小毛足鼠和內蒙古三趾跳鼠具有相似的種群分化和種群動態歷史。大興安嶺、祁連山、昆侖山等山系構成了兩種物種種群間的主要地理屏障，且支系的分化主要發生在2萬年至40萬年前，并在末次盛冰期前后經歷了種群數量下降。這強調了歷史氣候波動和地理障礙在塑造荒漠嚙齒動物遺傳多樣性和進化歷史方面的關鍵作用。基因組—氣候關聯分析發現，兩種物種只有部分驅動氣候適應的關鍵氣候變量和氣候適應基因重疊，這表明兩種物種具有各自特有的氣候適應模式。同時，團隊也發現了兩種物種中一組相同的基因ZNF175和GPR182，它們被認為是參與細胞增殖和分化等關鍵細胞生理過程的同源基因，并在降水梯度上表現出平行的等位基因頻率變化。
團隊進一步結合遺傳偏移、生態位建模及景觀連通性分析發現，兩種物種分布在中國東北科爾沁沙地的種群，預計在氣候變化下將經歷降水增加、原生荒漠生境退縮的威脅，并面臨較高的遺傳偏移、氣候生態位喪失及景觀連通性下降的風險；而西部地區，如柴達木盆地和羌塘高原的種群，表現為遺傳偏移較低、生態位適宜性增加等特征，其面臨的風險或較低。
該研究綜合提供了荒漠物種如何適應極端沙漠環境，以及在未來氣候變化下或發生適應不良機制的理解。同時，考慮到東亞干旱半干旱地區對氣候變化的異常敏感性，兩種物種中被確定為高風險的種群和地區，或代表了更廣泛且具有相似性的生態位需求的生物群落，這表明需對其進行針對性保護工作，該研究為預測全球荒漠生態系統的脆弱性和保護策略提供了研究框架。
相關研究成果發表在《全球變化生物學》（Global Change Biology）上。研究工作得到國家自然科學基金、第三次新疆綜合科學考察等項目的支持。