新聞科研進(jìn)展
青藏高原的快速隆升形成了大量高山和河流，顯著改變了歐亞地區(qū)的地貌和氣候。與其他生物相比，魚(yú)類(lèi)更容易受到影響，因?yàn)樗鼈冎饕钣谒小Ｃ鎸?duì)青藏高原的激流環(huán)境，鰋鮡魚(yú)類(lèi)進(jìn)化出了巨大的胸鰭和更多的鰭條，形成一個(gè)吸附器官。然而，這種適應(yīng)性進(jìn)化的遺傳基礎(chǔ)仍不清楚。
中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所何舜平研究員團(tuán)隊(duì)基于鰋鮡魚(yú)類(lèi)的代表物種黑斑原鮡的染色體水平基因組進(jìn)行了比較基因組分析，檢測(cè)到大量進(jìn)化速率顯著加快的基因，特別是在涉及骨骼發(fā)育、能量代謝和低氧反應(yīng)的基因中。研究發(fā)現(xiàn)，Hoxd12a在黑斑原鮡中發(fā)生了加速進(jìn)化，在斑馬魚(yú)中進(jìn)行基因敲除后發(fā)現(xiàn)，該基因在塑造魚(yú)類(lèi)的胸鰭方面發(fā)揮了重要作用（圖1）。其他具有特異氨基酸替換和正向選擇的基因包括參與低溫（TRMU）和缺氧（VHL）反應(yīng)的蛋白質(zhì)。功能實(shí)驗(yàn)表明，黑斑原鮡TRMU等位基因比在低海拔魚(yú)類(lèi)中發(fā)現(xiàn)的等位基因產(chǎn)生更多的線粒體ATP。VHL等位基因的功能分析表明，黑斑原鮡等位基因具有比低海拔魚(yú)類(lèi)更低的反式激活活性。這些結(jié)果為深入理解黑斑原鮡適應(yīng)青藏高原極端環(huán)境的分子機(jī)制提供了證據(jù)。
本研究由青年研究員楊連東等人完成，何舜平研究員為第一通訊作者。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于SCIENCE CHINA Life Sciences（文章鏈接http://engine.scichina.com/doi/10.1007/s11427-022-2253-7）。
圖1 斑馬魚(yú)敲除Hoxd12a基因后鰭條變短。A. 野生型斑馬魚(yú)Hoxd12a基因的表達(dá)情況；B. Hoxd12a基因敲除的靶點(diǎn)位置；C. 敲除Hoxd12a基因與野生型斑馬魚(yú)的胸鰭長(zhǎng)度與全長(zhǎng)比例；D. 敲除Hoxd12a基因與野生型斑馬魚(yú)的胸鰭分枝鰭條數(shù)