“國粹”金魚的前世今生

□文/張晴丹

形形色色的金魚

相比于其他魚類而言，金魚形態(tài)奇特、色彩繽紛，金魚的水泡眼、頭上肉瘤等怪異特征反而是其價值所在，吸引著人們賞玩。是什么造就了這些獨特的性狀？金魚又是從何而來？

我國科研人員在“國粹”金魚的進(jìn)化起源和馴化歷史研究方面取得了重要進(jìn)展，他們從基因組學(xué)角度切入，揭秘金魚起源、演化和馴化的前世今生，并成功“定位”控制金魚奇特性狀的關(guān)鍵基因。

用基因組圖譜找尋“祖先”

金魚由鯽魚演化而來，這已經(jīng)是學(xué)術(shù)界的共識。我國金魚研究先驅(qū)、中國科學(xué)院院士陳楨在1954年給出了理由：任何一種金魚都可以與野生鯽魚雜交，并且雜交的后代有正常繁衍能力；而且草金魚與鯽魚的差別很小，胚胎和幼稚時期的單尾草金魚和鯽魚在形體上完全相同。日本生物學(xué)家用金魚和鯽魚的血清做沉淀反應(yīng)實驗，也印證了金魚與鯽魚屬于同種。

這一次，中國科研人員則是在基因組學(xué)的尺度上證明了金魚是由野生鯽魚演化而來。 相關(guān)研究成果發(fā)表在美國《國家科學(xué)院院刊》上，論文共同通訊作者、福建農(nóng)林大學(xué)海峽聯(lián)合研究院教授張積森認(rèn)為這一成果更具“說服力”。

他們使用了先進(jìn)的技術(shù)手段，構(gòu)建了高質(zhì)量的金魚基因組圖譜，基因組完整性達(dá)94.7%。

此外，他們對16條野生鯽魚個體和185個具有代表性的金魚品種進(jìn)行了重測序，發(fā)現(xiàn)金魚與鯽魚的親緣關(guān)系非常近，進(jìn)一步證實金魚起源于鯽魚的觀點。

追溯到了鯽魚并非終點，再往前，金魚真正的“祖先”到底是什么呢？

已知的是，金魚有100條染色體，有2套亞基因組，屬于鯉亞科魚類，其演化之路也極具獨特性。

根據(jù)前人的研究成果，團(tuán)隊把目標(biāo)瞄準(zhǔn)了鲃亞科。他們對條紋小鲃、大鱗高須魚、長臀鲃、黑鰭袋唇魚、施氏魮和裂峽鲃這6個代表性二倍體鲃亞科物種進(jìn)行重測序，通過與金魚的基因組進(jìn)行比對，有了重要發(fā)現(xiàn)。

“金魚的‘祖先’之一很可能是1 000多萬年前染色體數(shù)目為50的鲃魚，它們與其他多倍體魚類種間雜交，演化出了后來的金魚。而另一半‘祖先’還未能覓得蹤跡，我們猜測在進(jìn)化過程中，或許這一半‘祖先’已經(jīng)滅絕。”論文共同通訊作者、福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授陳由強說。

論文共同第一作者、閩江學(xué)院唐唯其博士說，此次構(gòu)建的金魚基因組在學(xué)術(shù)上的貢獻(xiàn)非常大，不僅為異源多倍體脊椎動物的基因組演化提供新見解，還可以促進(jìn)整個金魚行業(yè)的發(fā)展?！霸瓉頉]有基因組圖譜時，大家‘摸著黑’走路，現(xiàn)在有了基因組圖譜這張‘地圖’，很多研究工作都可以相繼開展?！彼f。

家馴化助力遺傳育種

歷史上，人類馴養(yǎng)了大量的動物，有些是為了食用，有些是為了陪伴，金魚則是作為一種“裝飾物”供人觀賞。

“金魚是人類改變自然物種的典型物種，越是奇形怪狀就越‘吃香’，比如沒有背鰭、頭上長肉瘤、眼睛有水泡、尾巴是三尾四尾等，這些都是人工‘干預(yù)’的結(jié)果，該過程被稱為家馴化。人工選擇讓金魚在人類馴養(yǎng)歷程里積累了大量不一樣的‘變異’?！睆埛e森說。

“古人在自然界發(fā)現(xiàn)了紅色的鯽魚，紅在中國代表大吉，這種鯽魚因此深受喜愛。許多寺廟里也開始養(yǎng)這種紅色的魚，民間的喜好與宗教結(jié)合了起來。隨后在反復(fù)繁殖、馴化過程中，又出現(xiàn)了金色的魚，在宮廷和貴族中盛行養(yǎng)殖，金魚逐漸融入文化中?！碧莆ㄆ浣榻B。

長得像鯽魚的金魚

宋代蔡才（1080—1120）作品中畫有金色鯽魚

在我國史料中有很多關(guān)于金魚的記載，最早始于晉朝，隨后在唐、宋、明朝中后期、清朝都出現(xiàn)大量與金魚相關(guān)的文獻(xiàn)、繪畫、陶瓷、詩詞等。 隨著文化與交流的發(fā)展，金魚于1502年傳到日本，17世紀(jì)起進(jìn)入歐洲，再到美國，然后傳遍全世界。目前，世界范圍內(nèi)已有250多個金魚品種。

“在這個過程中，金魚的演化有了清晰的路線圖，經(jīng)歷了野生鯽魚到草金魚，接著發(fā)展到文種金魚，再產(chǎn)生蛋種金魚的家馴化歷史?！睆埛e森介紹，這其中，有無背鰭是區(qū)分文種金魚和蛋種金魚的重要特征。

研究人員通過文種和蛋種雜交后代F1背鰭性狀分離比，暗示了背鰭特征受多個基因位點控制，并具有母體遺傳效應(yīng)。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了378個與背鰭表型具有相關(guān)性的基因。這些基因的發(fā)現(xiàn)為分子定向育種打下堅實的基礎(chǔ)。

一般的魚若沒有背鰭會失去平衡感，但金魚不受影響。實際上，很多不適用于其他魚類的“變異”表型在金魚身上反而凸顯出來。

生物進(jìn)化改變是為了能在自然界更好地偽裝自己求得生存，而金魚恰好相反。“其大部分‘變異’并不利于生存，比如鮮艷的體色更容易受到其他生物的攻擊；胖嘟嘟的體形使它游不快，觀賞起來覺得憨態(tài)可掬，卻在自然界中不利于逃跑?！睆埛e森說。

也正是因為金魚有如此多的“變異”特性，有這么多的品種，金魚不僅成為人們賞玩的“寶貝”，也成為科學(xué)界的“香餑餑”。許多科學(xué)家都把金魚作為研究遺傳進(jìn)化的模型，可以尋得許多遺傳學(xué)規(guī)律。

“持續(xù)定向的選擇，使得這些受人喜愛的突變性狀被固定下來，我們通過基因組學(xué)手段把這些遺傳位點找出來，這樣就形成了一個龐大的突變基因數(shù)據(jù)庫?！睆埛e森表示，希望將來可以把決定這些表型特征的基因應(yīng)用到金魚的遺傳育種上，以推動產(chǎn)業(yè)更好地發(fā)展。

延伸閱讀

文種金魚與蛋種金魚

現(xiàn)在一般將金魚分為5大類：草種金魚、文種金魚、蛋種金魚、龍種金魚以及龍背種金魚。草種金魚又稱草金魚，因為它跟金魚祖先野生鯽魚太過相似，所以很多人認(rèn)為它算不上真正的金魚，文種金魚才是最早出現(xiàn)的金魚品種。下文就來說說常見的文種金魚與蛋種金魚。

文種金魚大約是在明代中期從草種金魚演變而來的，之所以叫文種金魚，是因為俯視它時，會發(fā)現(xiàn)它特別像漢字的“文”字。文種金魚的頭吻就是“文”字上面的“點”，平展開來的一對胸鰭，組成了“橫”，雙尾鰭的四葉尾游動起來就是“文”字的撇和捺。文種金魚的品種很多，主要的代表品種有獅子頭、高頭、琉金、珍珠和文種絨球等。文種金魚是最早脫離草種金魚體形特點的金魚品種，是金魚逐步走向多樣化的標(biāo)志。

蛋種金魚是背鰭逐漸退化而成的更高級的金魚品種。清康熙年間的《古今圖書集成》中，蛋種金魚正式被記錄下來，當(dāng)時被稱為鴨蛋魚。蛋種金魚沒有背鰭，體形寬短，圓如鴨蛋，尤其背部圓滑平順，線條優(yōu)美。蛋種金魚的代表品種有虎頭、蘭壽、貓獅、水泡、丹鳳和鵝頭紅。

有無背鰭是區(qū)分文種金魚和蛋種金魚的重要特征。圖為蛋種金魚

表型性狀一大“爆點”

在金魚豐富的變異性狀中，有一個特別有趣的“爆點”，即金魚的透明鱗性狀。

早在1928年，陳楨發(fā)表的一篇文章里就曾提到過，金魚透明鱗性狀與某個色素相關(guān)的基因有關(guān)系。但這個基因是什么、在什么位置，卻一直沒能找到答案。

時隔92年，團(tuán)隊科研人員首次在金魚基因組中定位到了這個與色素相關(guān)的基因?！捌胀~鱗會反光，但是金魚的鱗片透明，魚的內(nèi)臟都可以看到，這種性狀與真皮層中色素細(xì)胞的‘消失’有關(guān)。”唐唯其說。

色素細(xì)胞在人類黑色素瘤的發(fā)展中起到重要作用。在陳由強看來，研究金魚的色素相關(guān)基因，可以為人類黑色素瘤相關(guān)疾病的研究提供一些重要線索，科學(xué)意義重大。

在團(tuán)隊成員看來，他們的研究工作還不是那么“完美”。

“目前只是有了初步的階段性成果，要解決的科學(xué)問題還有很多。接下來，可以對這些‘變異’性狀的基因做功能性研究——比如頭瘤是怎么出現(xiàn)的，從而找到內(nèi)部遺傳因素。”陳由強認(rèn)為，金魚很多表型實際是一種“變態(tài)”“畸形”，在金魚身上，這些是“閃光點”，但這些表型的缺陷落到人類身上就是壞事，若能找到是什么原因引起的，可以對人類醫(yī)學(xué)上類似的突變現(xiàn)象產(chǎn)生提示作用。

“世界金魚看中國”，近年來，我國金魚養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展迅速，其中福州尤為典型。陳由強表示，將來有望通過分子育種技術(shù)提高育種質(zhì)量、縮短育種周期，大力促進(jìn)我國金魚產(chǎn)業(yè)“騰飛”。