新聞科研進(jìn)展
魚類是地球上數(shù)量最多、形態(tài)最豐富的脊椎動(dòng)物類群，約占現(xiàn)生脊椎動(dòng)物物種總數(shù)的一半，約30,000余種。它們廣泛分布于從深海到高原湖泊的各類水域，展現(xiàn)出卓越的生態(tài)適應(yīng)能力和驚人的演化多樣性。盡管在過去二十年中魚類基因組學(xué)取得了顯著進(jìn)展，但不同類群間的基因組數(shù)據(jù)仍不均衡，缺乏覆蓋全部真骨魚目的系統(tǒng)性比較資源。這一缺口嚴(yán)重制約了人們從基因組層面系統(tǒng)揭示魚類演化規(guī)律及關(guān)鍵性狀形成機(jī)制的深入研究。
圖1. 基于全基因組序列的464個(gè)物種的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系
11月6日，中國科學(xué)院水生生物研究所何舜平研究員團(tuán)隊(duì)在The Innovation期刊發(fā)布了“萬種魚類基因組計(jì)劃（Fish10K）”首期研究成果（題目：A genomic compendium of hundreds of teleost fishes reveals their evolutionary landscape）。研究團(tuán)隊(duì)通過從頭測序并整合分析464種真骨魚類全基因組，構(gòu)建了迄今為止覆蓋度最全的魚類基因組圖譜，為解析魚類演化歷程提供了前所未有的分辨率（圖1）。
團(tuán)隊(duì)成功完成了110個(gè)新魚類物種的高質(zhì)量基因組組裝，首次補(bǔ)齊了3個(gè)長期缺失魚類基因組數(shù)據(jù)的目級(jí)分類單元，并整合已有基因組，建立了覆蓋真骨魚類全部44個(gè)目、總計(jì)464個(gè)物種的全基因組比對(duì)矩陣。這項(xiàng)資源不僅在數(shù)量上超越以往魚類基因組學(xué)研究，更在解析精度上與哺乳類和鳥類的大規(guī)模基因組計(jì)劃相媲美，是迄今為止規(guī)模最大、覆蓋度最完整的魚類基因組資源。研究發(fā)現(xiàn)，在輻鰭魚類演化過程中，基因組呈現(xiàn)出逐步壓縮的趨勢，尤其是內(nèi)含子顯著縮短，而外顯子長度保持穩(wěn)定。首次在真骨魚類中鑒定了近3萬條真骨魚類高保守元件（THCEs），其中1,689條為真骨魚類所特有的Teleost-Specific HCEs（TSHCEs），這些元件與腦、鰭、心臟和鰓等關(guān)鍵器官發(fā)育相關(guān)，提示它們在真骨魚類形態(tài)創(chuàng)新中發(fā)揮了調(diào)控作用。
該研究通過Fish10K項(xiàng)目建立了目前全球最大規(guī)模的魚類基因組資源，系統(tǒng)解析了真骨魚類基因組結(jié)構(gòu)特征、轉(zhuǎn)座子動(dòng)態(tài)、保守與創(chuàng)新元件、系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系及演化速率，揭示了基因組復(fù)制與轉(zhuǎn)座子活動(dòng)在推動(dòng)魚類適應(yīng)性演化中的核心作用。該成果為深入理解脊椎動(dòng)物基因組演化規(guī)律、性狀起源與生態(tài)適應(yīng)機(jī)制奠定了堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
在長期系統(tǒng)性魚類學(xué)研究的基礎(chǔ)上，該工作歷時(shí)6年，由何舜平研究員牽頭，聯(lián)合青島華大基因研究院、西北工業(yè)大學(xué)等單位共同完成。水生所何舜平研究員為最后通訊作者，楊連東研究員、方成池副研究員為共同第一作者。
何舜平自1985年進(jìn)入水生所以來，始終堅(jiān)守在魚類分類學(xué)與系統(tǒng)演化的最前沿?？蒲凶阚E，從喜馬拉雅高原的冰川湖泊，到馬里亞納深淵，跨越了生命進(jìn)化的高度與深度。他率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)利用形態(tài)與分子數(shù)據(jù)，重建了鯉形目與鲇形目魚類的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，提出了全新的鯉形目和鯉科系統(tǒng)演化框架，讓世界重新認(rèn)識(shí)東亞淡水魚類的譜系演化。他搭乘“深海勇士”號(hào)潛水器二次潛入深淵，開展了深淵魚類的適應(yīng)性研究，揭示了極端環(huán)境下的魚類適應(yīng)性的遺傳奧秘。他還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)破譯了古代魚類的基因組，追溯脊椎動(dòng)物從水到陸的遺傳創(chuàng)新歷程。
論文鏈接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(25)00380-7