鹦鹉螺基因组测序阐发提醒针孔眼造成和生物矿化机制

近日，中国迷信院南海陆地研讨所寒带陆地生物质源与生态重点试验室喻子牛团队初次在国内上实现了鹦鹉螺全基因组测序，提醒了这种陈旧软体植物的退化纪律、针孔眼造成和生物矿化机制。相关研讨结果以论文“The genome of Nautilus pompilius illuminates eye evolution and biomineralization”于5月10日在线颁发于国内有名期刊《自然—生态与退化》（Nature Ecology Evolution）。

鹦鹉螺是现存最陈旧、最高等的头足类植物，次要散布于西宁靖洋-印度洋的寒带与亚寒带水域。在漫长的演变历程中依然保留了祖先特征，如螺旋外壳和针孔眼等，被称为陆地植物中的“活化石”，是以在生物学退化中有很高的研讨代价，广受科研界存眷。同时，因为受稀缺性和贝壳的贸易代价，且性成熟期长、工资非法采捕等因素影响，其种群数目锐减。以是鹦鹉螺基因组研讨不仅有助于提醒头足植物的退化纪律，还可为其生物学研讨和资本维护提供实际根据。

该团队对散布最普遍的珍珠鹦鹉螺（Nautilus pompilius）进行了基因组测序，其基因组仅有730.59 Mb，编码了17，170个基因，是今朝头足类植物中最为紧凑的一个基因组，同时也是该类群中退化速度最慢的物种。汗青无效群体（Ne）评价显示，症结性陆地情况退化变乱（如：中更新世的中布容变乱）招致了鹦鹉螺种群数量锐减，标明它对陆地情况变化十分敏感。

眼的退化被达尔文称为退化论中不行解释的“迷惑”。鹦鹉螺的眼睛短少晶状体，应用小孔成像调理视觉，造成了自然界中举世无双的针孔眼，为摸索眼的退化提供了名贵的资料和线索。比拟阐发标明，鹦鹉螺基因组中晶状体发育的症结转录因子NRL/Maf的缺失和晶状体造成卵白的基因家族膨胀，独特匆匆进了鹦鹉螺针孔眼的造成。同时，鹦鹉螺仅保留最复杂的光旌旗灯号传导通路和独一的感光分子r-opsin，标明它缺乏对色彩的分辩才能。值得注意的是，鹦鹉螺具备Retinochrome和RPE65双看重黄醛异构轮回体系，且RPE65基因还呈现了种系特异的扩张，标明这能够与通过11-顺式视黄醛年夜量天生来进步其感光才能，从而顺应昼伏夜出的生存习性。

“壳内化”是头足植物身材退化的一次紧张反动性变乱，而鹦鹉螺则是现存独一具备外壳的头足类植物，为解析软体植物壳造成的来源提供了演变资料。扫描电镜显示鹦鹉螺内壳次要由文石晶体（Aragonite）沉积而成，提示了文石是软体植物祖先壳造成的晶体形状。壳卵白鉴定成果支持软体植物存在陈旧且激进的壳基质卵白“toolkit”的假说，同时该研讨还发现鹦鹉螺壳基质卵白存在全新的低简单反复基序（RLCDs），这能够与鹦鹉螺共同的壳构造相关。另外，体系比拟软体植物壳基质卵白发现，RLCDs的平前进化能够是软体植物生物矿化的根本纪律。(100yiyao.com）