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不對稱生物如何在海底自由“行走”

浙江海洋大學呂振明教授團隊比目魚研究獲重要進展
2021年04月23日 09:24:38 來源:科技金融時報 作者:王利明 趙琦

  本報訊  近日,浙江海洋大學海洋科學與技術學院教授呂振明團隊開展的鰈形目(又稱比目魚)魚類起源及其體軸形成機制的研究,獲得重要進展。該成果刊登于今年4月19日的Nature子刊《Nature Genetics》上。

  據(jù)呂振明介紹,比目魚為硬骨魚綱鰈形目種類,是迄今發(fā)現(xiàn)的地球上體型最為獨特的魚類之一。在漫長的底棲適應過程中,比目魚類逐步演化出了扁平且不對稱的體型結構,扁平體軸使其更容易將其側(cè)扁的身體埋棲于一薄層泥沙之下(僅使眼睛露出)而躲避敵害;而不對稱體型(如眼睛偏轉(zhuǎn)至腦顱同側(cè))則賦予了鰈形目魚類埋棲時的雙視野,從而使其更容易定位和捕食獵物而獲得生存競爭優(yōu)勢。更奇特的是,比目魚的鰭也發(fā)生了明顯改變,使其可通過長而有力的背鰭、臀鰭和短而強壯的胸鰭協(xié)調(diào)運動形成“鰭足”,以全新的脊椎動物步伐在海底“行走”;并在其休息時依靠其強壯的胸鰭將身體微微撐起,以更敏銳的視角觀察周圍的獵物和敵害。

  近四年時間里,研究人員解析了10個比目魚及其近源物種的基因組,輔以實驗驗證,終于成功地揭示了鰈形目的鰈亞目和鰜亞目是在白堊紀晚期,通過二次獨立的進化事件,由不同的鱸形目魚類祖先演變而來的進化歷史。

  相較人類、魚類等脊椎動物中,因肌營養(yǎng)不良蛋白-糖蛋白復合體基因的突變造成的肌肉嚴重萎縮或肌纖維發(fā)育不良,比目魚脂肪基因的變異也可能加快了其體內(nèi)脂肪的氧化分解而減少了脂肪的積聚量,這可能很好地解釋了比目魚類為何擁有薄而扁平的體壁,也揭示了鰈形目魚類扁平的基因組奧秘。

  研究發(fā)現(xiàn),盡管鰈亞目和鰜亞目種類通過相似的基因及信號通路來形成鰈形目的獨特體征。但鰜亞目顯然也有其獨特的基因組變異,不僅進一步佐證了比目魚的非單系起源,同時也很好解釋了鰈形目和鳒亞目種類何以在體軸的扁平和不對稱程度方面存在著明顯的差異;但起源不同的鰈亞目和鳒亞目種類卻通過類似基因和信號通路的趨同進化而形成相似的體型,為理解比目魚類獨特體軸形成機制這一古老的科學問題提供了不可多得的進化場景。

  通過該研究,研究人員不僅基本闡明了困擾人類多年的比目魚類起源及其獨特體軸形成機制等問題,同時也大大深化了人類對現(xiàn)今動物界中占主導的左右對稱體軸的形成、維持和變異機制的理解,為揭示人類內(nèi)緣性相關疾病如肌肉萎縮癥和顱面畸形等疾病的致病機理提供了參考。

  通訊員 王利明 本報記者 趙琦

[編輯: 王姝]
(本文來源:科技金融時報)
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