南海海洋所等揭示海龍科魚類復(fù)雜性狀的適應(yīng)進(jìn)化機(jī)制

2020-01-09，國際學(xué)術(shù)期刊《國家科學(xué)評論》（National Science Review）在線刊發(fā)了由中國科學(xué)院南海海洋研究所研究員林強(qiáng)團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)、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(bào)道了以海龍科魚類為代表的海洋魚類復(fù)雜性狀演化的基因調(diào)控機(jī)制，為海洋動(dòng)物的進(jìn)化與環(huán)境適應(yīng)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(qū)域；因其特異的體型結(jié)構(gòu)與“雄性育兒”繁殖策略等獨(dú)特性狀，被視為海洋生物進(jìn)化和物種保護(hù)研究的旗艦類群。

研究團(tuán)隊(duì)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(jìn)化速率的特征（圖1）；隨后，在對不同海龍科物種復(fù)雜性狀形成機(jī)制的分析過程中，發(fā)現(xiàn)了SCPPs、tbx4等功能基因在物種性狀進(jìn)化過程中的關(guān)鍵功能，揭示了Pcdh基因家族在海龍科物種中顯著擴(kuò)張，闡明non-clustered Pcdhs 基因?qū)τ诤｝埧莆锓N胎盤發(fā)育和胚胎著床的功能特征；該研究原創(chuàng)性地將海龍科物種的胎盤與高等哺乳動(dòng)物的胎盤進(jìn)行趨同進(jìn)化研究，從全基因組層面進(jìn)行深入挖掘，發(fā)現(xiàn)了海龍科魚類118個(gè)基因與胎盤類哺乳動(dòng)物趨同進(jìn)化，且這些基因參與了育兒袋內(nèi)細(xì)胞增殖與凋亡、血管增生及胚胎發(fā)育等生命過程（圖2）。

研究團(tuán)隊(duì)圍繞海洋生物適應(yīng)進(jìn)化領(lǐng)域的核心科學(xué)問題，通過跨物種比較基因組學(xué)研究思路，建立了新穎的研究方法，為系統(tǒng)挖掘復(fù)雜性狀的分子基礎(chǔ)提供了重要認(rèn)知，為重新認(rèn)識海洋魚類演化及其環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)化研究提供了新思路。

副研究員張艷紅和博士Vydianathan Ravi 為論文的共同第一作者，百邁客公司博士韓鳳鳴為合作作者，研究員林強(qiáng)和教授Byrappa Venkatesh為論文的共同通訊作者。該研究工作得到國家杰出青年基金項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目、中科院基礎(chǔ)前沿科學(xué)研究計(jì)劃從0 到1 原始創(chuàng)新項(xiàng)目等的聯(lián)合資助。