迄今为止，热带地区是地球上物种多样性（species diversity）最高的地区。超过三分之二的陆栖脊椎动物出现在热带雨林中（tropical moist forests）中。对于其他物种（如维管植物和节肢动物）以及其他领域（包括淡水和海洋生态系统），热带地区也具有最高的物种多样性。几十年前，纬度梯度（latitudinal gradients）的知识广为普及，但近期研究对物种丰富度（species richness）模式的详细知识进行了进一步的研究。例如，美国国家生态分析与合成中心的Hurlbert和Jetz证明，现在，陆栖脊椎动物物种丰富度的全球地图在100公里至200公里的分辨率是准确的。然而，遗传多样性（genetic diversity）的全球模式仍知之甚少。丹麦自然历史博物馆的Miraldo等人通过提供两栖类和陆生哺乳动物的种内（within-species）遗传多样性的全球地图，填补了这一空白。
许多期刊，多年来一直要求第一作者将序列数据提交到公共数据库。 Miraldo等人利用此资源获得了超过318,000个线粒体DNA序列。然而，并非所有这些序列都适用于空间分析，只有13%具有明确的地理坐标参照。另外30%只有地点名称。对于只有地名的，Miraldo 等人为地名分配了空间坐标。之后，他们将给定物种的所有可用序列分成约400km的网格单元、不同影响人类水平的生态系统和10°纬度带。他们评估了种内遗传多样性是成对序列比较中细胞色素B基因中可变核苷酸位点的平均数。最后，研究人员计算了各物种的种内遗传多样性平均值。
结果表明，对于所分析的两个物种，种内多样性的水平在热带地区较高。虽然物种丰富度随远离赤道递减，但种内遗传多样性似乎在赤道周围形成“高原”（plateau）。Miraldo等人未对这种差异进行分析，因此需要进一步研究。该分析的局限性是数据存在空间异质性；在许多热带地区，抽样物种的比例或序列数量较低。此外，研究者将可用的点序列数据进行了网格化，以评估遗传多样性；与之形成对比的是，在一些物种丰富度地图中，各物种范围堆叠在一起来估计物种丰富度。在前面的例子中，采样工作可在邻近的空间单位中发生显著的变化。这一问题的解决需要协调努力，在间隙区域进行遗传多样性抽样检查。
对于什么驱动了物种丰富度的纬度格局，仍然存在激烈的争论，目前已提出了热带地区多样性更高的几个解释。例如，热带地区气候更加稳定，导致灭绝率更低；进化速率更快，物种形成率更高；热带的生物群落在地质时间中表面积更大，可能导致个体平均数量更多，因此具有更高的物种形成率和更低的灭绝率。根据另一个假设，热带地区可用能源更多，从而产生了更大的种群。生物相互作用可进一步引起正面反馈，从而加强这种梯度。这些机制不是相互排斥的，可能是随着时间的推移而相互发生作用。
Miraldo等人发现的热带地区更高的种内遗传多样性以及最近其他方面的研究支持了进化速率假说，进化速率假说是基于热带地区高温而导致的高突变率。然而，大量的突变也可能随时间的推移而累积在大规模以及稳定的种群中。因此，不能排除其他影响纬度梯度的驱动因素。此外，种内和种间多样性可能以复杂的方式相互作用。例如，由于对类似资源竞争的加剧，较高的物种丰富度可增加种内多样性。
通过对物种数量与种内多样性的计算，可以获得一个地区遗传水平的总生物多样性。总生物多样性的纬度梯度比其孤立的任何组分更加明显。两个组分（种间多样性和种内多样性）的计算可以得到总生物多样性，这一想法对于理解人类对生物多样性的影响也很重要。在数个人类栖息地中，有当地物种丰富度的下降的报道，尽管各物种的反应可能不同。Miraldo等人通过两栖动物和陆地哺乳动物的种内遗传多样性的全球地图，帮助理解了种内遗传呈现纬度，梯度差距的多样性。两栖动物在人类主导的生态系统中具有较低的遗传多样性，对哺乳动物的影响不清楚。因此，人类活动造成的物种丰富度和遗传多样性的下降对总生物多样性具有负面的协同效应。
Miraldo等人的研究对保护区的世界生物多样性具有深远意义的影响。保护区可以说是保护世界生物多样性最重要的工具之一。目前还有一些尚不清楚的问题,例如在保护区内如何获取种内多样性？但可能更关键的问题是，在人类活动下，种内多样性如何随时间改变，这也是一个社会问题，因为2020年《生物多样性公约》的第13个目标是维持遗传多样性。从遗传多样性的全球分布的静态模式转变为随时间变化的动态地图，会在这一问题上作出巨大贡献，同时也会提高序列数据的地理学注释的精准度，并能提高对全球遗传多样性的监测。
(作者：宫科学)
参考文献：Science 2016;353:1494-1495