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圖為：蝴蝶形態種。（中科院水生所供圖）
湖北日報訊（記者文俊、通訊員孫慧）外觀幾乎完全相似的10只蝴蝶，經過遺傳分析，它們居然是10個不同種類，相互之間可能無法“通婚”交配。這些形態難以區分但遺傳上存在顯著分化的物種被稱為“形態種”。近年，隨著基因技術發展，非洲象、娃娃魚、花臭蛙等越來越多的形態種被發現。這一神奇的現象是如何產生的？6月19日，記者從中國科學院水生生物研究所獲悉，該所繆煒研究員團隊揭開了原生動物形態種演化的奧秘，找到了這些生物“表里不一”的答案。
東湖湖水中，有一種被稱為四膜蟲的生物，它體長約50微米，有著一副微胖界的梨形身材。世界上的生物有成千上萬種，但在生物學研究中，科學家們常常選擇一些特定的“模式物種”來集中精力研究，希望通過研究這些物種增進我們對生命普遍規律的了解。四膜蟲就是一種優秀的模式生物，這一廣泛分布于全球淡水水域中的單細胞真核生物雖然微小，但胃口好、能吃，最快2至3小時就能繁殖一代，極其好養。
繆煒研究員介紹，四膜蟲形態種是原生動物纖毛蟲中最早發現的形態種，通過對形態高度相似的10種四膜蟲的比較基因組分析，發現這些形態種身體內，有一種非常活躍的跳躍基因。利用四膜蟲獨特的大、小核雙核系統來追蹤形態種的基因組演化，發現四膜蟲以小核染色體近著絲粒和亞端粒區域為基因組的創新中心，跳躍基因跳到的創新中心的位置不同，會導致基因差距，創造出獨特的、年輕的大核新基因。10種外觀高度相似的四膜蟲，基因組差距最高可達38%，而人類與黑猩猩之間的基因組差距卻只有1.2%。
副研究員熊杰介紹，實驗表明，這大核新基因的功能可能與四膜蟲攝食不同的細菌有關，進而適應不同的微生態環境，而與其形態無關，從而解釋了10種四膜蟲形態高度相似卻具有很高的遺傳多樣性的原因。該研究不僅揭示了四膜蟲形態種的演化機制，而且為其它真核生物類群的形態種演化研究提供了重要啟示。對理解生物多樣性具有重要意義，也提示這些形態一樣、但遺傳高度分化的不同物種中，有豐富的遺傳資源等待發掘。
熊杰副研究員為該論文第一作者，繆煒研究員為論文通訊作者，水生所為第一完成單位。該研究得到了國家自然科學基金杰出青年基金、面上項目以及中國科學院青年創新促進會人才項目的資助。相關成果在線發表于國際學術期刊《PLOS BIOLOGY》，同時，該研究所產生的重要組學數據資源已整合形成四膜蟲比較基因組數據庫，并對國內外公布和服務。
（刊于湖北日報2019年6月20日第12版，網址鏈接：http://hbrb.cnhubei.com/html/hbrb/20190620/hbrb3349479.html）