新研究揭示海龍科魚類復雜性狀的適應進化機制
近日，國際著名學術期刊《國家科學評論》（National Science Review）在線刊發了由中國科學院南海海洋研究所林強研究員團隊主導，新加坡國家科技局等科研單位合作完成的研究論文“Comparative genomics reveal shared genomic changes in syngnathid fishes and signatures of genetic convergence with placental mammals”。報道了以海龍科魚類為代表的海洋魚類復雜性狀演化的基因調控機制，為海洋動物的進化與環境適應性研究開拓了新視角。
海龍科魚類是種間表型變異十分豐富的小型海洋魚類，主要生活在海洋近岸與島礁區域；因其特異的體型結構與“雄性育兒”繁殖策略等獨特性狀，被視為海洋生物進化和物種保護研究的旗艦類群。
研究團隊通過多種海洋魚類全基因組比較與解析，揭示了海龍科魚類進化速率的特征（圖1）；隨后，在對不同海龍科物種復雜性狀形成機制的分析過程中，發現了SCPPs、tbx4等功能基因在物種性狀進化過程中的關鍵功能，揭示了Pcdh基因家族在海龍科物種中顯著擴張，闡明non-clustered Pcdhs基因對于海龍科物種胎盤發育和胚胎著床的功能特征；該研究原創性地將海龍科物種的胎盤與高等哺乳動物的胎盤進行趨同進化研究，從全基因組層面進行深入挖掘，發現了海龍科魚類118個基因與胎盤類哺乳動物趨同進化，且這些基因參與了育兒袋內細胞增殖與凋亡、血管增生及胚胎發育等生命過程（圖2）。
研究團隊圍繞海洋生物適應進化領域的核心科學問題，通過跨物種比較基因組學研究思路，建立了新穎的研究方法，為系統挖掘復雜性狀的分子基礎提供了重要認知，為重新認識海洋魚類演化及其環境適應性進化研究提供了新思路。
研究團隊張艷紅副研究員和Vydianathan Ravi博士為論文的共同第一作者，百邁客公司韓鳳鳴博士為合作作者，林強研究員和Byrappa Venkatesh教授為論文的共同通訊作者。該研究工作得到了國家杰出青年基金項目、國家自然科學基金重大項目、中國科學院基礎前沿科學研究計劃 從0到1原始創新項目等項目的聯合資助。
相關論文信息：https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwaa002/5698823?searchresult=1
圖1 海龍科魚類的系統演化特征
圖2 海龍科魚類與胎生哺乳動物胎盤的趨同進化特征
