Vào những năm 1990, các nhà nghiên cứu di truyền học phân tử đã kiểm tra các gen ty thể của báo hoa mai từ nhiều nơi khác nhau và chia báo hoa mai thành 9 phân loài: 1 ở Châu Phi - Báo hoa mai Châu Phi và 8 phân loài khác ở Châu Á - Báo Ba Tư, Báo Ả Rập, Báo Ấn Độ, Báo Ceylon (Báo Sri Lanka), Báo Java, Báo Đông Dương, Báo Hoa Bắc, Báo Viễn Đông.
Dựa trên cả bằng chứng phân tử và hóa thạch, các học giả tin rằng tất cả 9 phân loài báo này đều có nguồn gốc ban đầu từ Châu Phi và sau đó lan sang Châu Á.
Tuy nhiên, gen ty thể chỉ có thể đại diện cho dòng dõi của con mẹ, tuy nhiên những bằng chứng đại diện cho dòng dõi của con bố cũng quan trọng không kém, vì vậy nó có thể nói rằng quan điểm đó không đáng tin cậy hoàn toàn. Vào năm 2021, một số chuyên gia từ Đại học Potsdam ở Đức đã giải mã trình tự toàn bộ bộ gen của báo hoa mai từ 26 nơi trên thế giới và thu được kết quả chính xác hơn. Kết quả này đã thúc đẩy giới khoa học kiểm tra lại nguồn gốc, quá trình tiến hóa và phân loại loài của báo hoa mai.
Theo kết quả giải trình tự toàn bộ bộ gen, báo hoa mai hiện đại được phân chia rõ ràng thành hai nhánh - báo hoa mai Châu Phi và báo hoa mai Châu Á.
Thời gian phân hóa của hai nhánh này là từ 500.000 đến 600.000 năm - hơi lâu đối với một loài duy nhất. Gấu Bắc Cực và gấu nâu mới chỉ tách ra khỏi nhau khoảng 400.000 năm và được công nhận là hai loài riêng biệt. Sư tử hiện đại và sư tử không bờm (sư tử hang) đã cách biệt nhau khoảng 480.000 năm. Do đó có thể thấy rằng mối quan hệ giữa báo hoa mai Châu Á và báo hoa mai Châu Phi thực sự còn xa hơn cả khoảng cách giữa sư tử hiện đại và sư tử không bờm. Bởi vậy, rất có thể loài báo hoa mai ban đầu đã tách thành hai loài là báo hoa mai Châu Phi và báo hoa mai Châu Á thay vì 9 phân loài như trước đó.
Báo hoa mai Châu Phi.
Từ kết quả giải trình trình tự của bộ gen cũng cho thấy rằng cấu trúc gen của báo hoa mai Châu Phi và báo hoa mai Châu Á hoàn toàn khác nhau. Báo hoa mai Châu Phi được đặc trưng bởi tính đa dạng di truyền cao nhưng khả năng phân hóa thấp. Theo thử nghiệm, báo hoa mai Châu Phi là loài mèo lớn với sự đa dạng di truyền cao nhất, vượt xa báo hoa mai Châu Á, sư tử, hổ, sư tử núi, báo gêpa và linh miêu...
Báo hoa mai Châu Á thì ngược lại, cấu trúc di truyền của nó được đặc trưng bởi tính đa dạng thấp nhưng phân hóa cao, chúng có sự cách ly địa lý và phân hóa gen rõ ràng giữa các nhóm khác nhau. Có một số lý do cho sự khác biệt này:
Đầu tiên, báo hoa mai Châu Á có nguồn gốc ban đầu từ Châu Phi, chúng là hậu duệ của một số ít cá thể di cư từ Châu Phi, do đó tính đa dang di truyền ban đầu của nó là tương đối thấp.
Thứ hai, môi trường của lục địa Châu Phi tương giống nhau, loài báo hoa mai có thể dễ dàng thích nghi với nhiều môi trường sống khác nhau, từ đồng cỏ cho đến rừng nhiệt đới. Báo hoa mai trên khắp Châu Phi có thể tự do thực hiện trao đổi gen, do đó chúng luôn có thể duy trì mức độ đa dạng di truyền cao, và cũng vì môi trường sống khá giống nhau nên sự phân hóa của chúng cũng theo đó mà thấp hơn. Ở Châu Á thì ngược lại, có một số rào cản địa lý giữa các khu vực (ví dụ: có dãy Himalaya giữa Đông Á và Nam Á). Các nhóm khác nhau sẽ tiến hóa riêng biệt nên mức độ phân hóa tương đối cao, và sự đa dạng di truyền trong mỗi nhóm lại tương đối thấp.
Báo Viễn Đông.
Mặc dù nghiên cứu cho rằng loài báo hoa mai phải được chia thành hai nhánh riêng biệt, Châu Phi và Châu Á, nhưng nghiên cứu này cũng tìm thấy hai quần thể khác cũng đặc biệt không kém - Báo Ba Tư (Anatolian leopard) và Báo Barbary.
Báo Ba Tư sống ở phía bắc của Tây Á, con đực trưởng thành trung bình nặng 67 kg và có thể lên tới 90 kg, và đây cũng là phân loài phụ lớn nhất hiện có. Trình tự gen của báo hoa mai Ba Tư ở hai nơi cho thấy rằng mặc dù chúng đều thuộc loài báo Châu Á, nhưng bộ gen của chúng chứa một lượng nhỏ gen báo Châu Phi . Báo Ba Tư ở Palestine có 75% gen báo Châu Á 25% gen báo Châu Phi, báo Ba Tư ở Afghanistan có 90% gen báo Châu Á 10% gen báo Châu Phi.
Các học giả đã phát hiện ra rằng mặc dù báo hoa mai Châu Phi và báo hoa mai Châu Á không có sự lai tạo quy mô lớn kể từ khi chúng tách ra từ 500.000 đến 600.000 năm trước, nhưng sự xâm nhập quy mô nhỏ đã xảy ra trong 100.000 năm qua. Do đó bộ gen của báo Ba Tư có chứa một lượng nhỏ gen của báo Châu Phi.
Báo Barbary sống ở Tây Bắc Châu Phi, phía bắc sa mạc Sahara. Mặc dù bộ gen của báo Barbary nói chung thuộc về báo Châu Phi, tuy nhiên 14% số gen của nó lại chỉ ra rằng nó gần với báo Châu Á hơn và 7% gen của chúng là những gen nguyên thủy, khác xa với những loài báo hiện đại. Kết quả này cho thấy những con báo hoa mai Châu Á trước kia đã di cư từ Tây Bắc Phi, và Tây Bắc Phi có khả năng là nơi sinh ra những loài báo hoa mai hiện đại thay vì Đông Phi như ghi chép hóa thạch chỉ ra.
Mẫu vật báo Barbary.
Theo trình tự bộ gen và những nghiên cứu trước đó, nguồn gốc và sự tiến hóa của báo hoa mai có 4 mốc thời gian quan trọng:
Nút 1: Ở Châu Phi hơn 2 triệu năm trước, báo hoa mai bắt đầu phân hóa và tách ra khỏi họ hàng gần nhất của nó - sư tử.
Nút 2: Không sớm hơn 800.000 năm trước, tổ tiên chung của báo hoa mai hiện đại đã xuất hiện ở Đông Phi hoặc Tây Bắc Châu Phi, sau đó lan rộng ra tất cả các vùng của Châu Phi.
Nút 3: 500.000 đến 600.000 năm trước, lợi dụng mực nước biển suy giảm trong thời kỳ băng hà, một đàn báo hoa mai Châu Phi (có thể từ Tây Bắc Châu Phi) đã tiến vào Châu Á trên cầu đất liền Châu Á - Châu Phi, và lan sang nhiều vùng khác nhau của Châu Á.
Nút 4: Cách đây 50.000 đến 70.000 năm, khi kỷ băng hà cuối cùng đến, cùng với sự mở rộng của sa mạc Sahara, báo Barbary dần tách khỏi các loài báo Châu Phi khác. Cùng lúc đó, cầu đất liền Á-Phi mở rộng trở lại, và một số lượng nhỏ báo hoa mai Châu Phi đực (có thể là báo Barbary) xâm nhập Tây Á và lai với báo địa phương.
Nhiều người cho rằng khả năng thích nghi và phát triển của báo hoa mai hơn hẳn các loài mèo siêu lớn khác như sư tử, hổ và nghiên cứu này đã tái hiện lại quá trình tiến hóa của báo hoa mai, cho chúng ta hiểu biết mới về khả năng sinh sôi của báo hoa mai.
Về khả năng xuyên rừng, báo hoa mai quả thực hơn hẳn sư tử. Sư tử không thể thích nghi với các khu rừng mưa nhiệt đới ở Trung và Tây Phi - đây luôn là rào cản lớn nhất đối với sự di cư của sư tử, điều này cũng dẫn đến việc chia sư tử hiện đại thành hai nhánh miền bắc và miền nam Châu Phi. Đối với báo hoa mai, rừng nhiệt đới hoàn toàn không phải là vấn đề.
Nhưng xét về khả năng di cư xuyên lục địa, báo hoa lại kém hơn nhiều khi so với sư tử. Cả sư tử và báo hoa mai đều có nguồn gốc từ Châu Phi. Sư tử đã rời Châu Phi trên diện rộng ít nhất ba lần trong lịch sử tiến hóa:
Lần đầu tiên là khoảng 900.000 năm trước, khi sư tử nguyên thủy đi ra khỏi châu Phi và tiến vào Châu Âu và Châu Á;
Lần thứ hai là vào khoảng 400.000 năm trước, khi sư tử không bờm ra khỏi Châu Phi, lần này nó không chỉ chiếm Châu Âu và Châu Á, mà còn tiến vào Tân thế giới và cuối cùng là chinh phục gần như tất cả các lục địa trên thế giới.
Lần thứ ba cách đây khoảng 30.000 năm khi sư tử hiện đại bước ra khỏi Châu Phi và tiến vào Tây và Nam Á, đặt nền móng cho sư tử Châu Á ngày nay.
Báo hoa mai chỉ ra khỏi châu Phi một lần trên quy mô lớn (khoảng thời gian tương ứng với lần di cư thứ hai đối với sư tử), và nó kém hiệu quả hơn sư tử - nơi xa nhất mà loài báo hoa mai đặt chân đến là Bắc Á, và chúng không vào được Bắc Mỹ.
Nguyên nhân có thể là do báo hoa mai không có khả năng thích nghi với môi trường đồng cỏ và không gian trông mạnh như sư tử. Cả sư tử và báo hoa mai đều có thể thích nghi với đồng cỏ, nhưng sư tử có thể sinh sống được ở môi trường sa mạc thuần túy còn báo hoa mai thì không.