研讨提醒陆地鱼类的恒温演变与情况顺应机制

起源：南海陆地研讨所 2021-11-19 08:42

近日，由中国迷信院南海陆地研讨所、中科院寒带陆地生物质源与生态重点试验室（LMB）研讨员林强团队和厦门年夜学情况与生态学院传授王年夜志团队等单干实现的陆地鱼类恒温与情况顺应机制解析的最新研讨停顿，颁发在The Innovation（《立异》）上。在脊椎植物演变史上，恒温物种的呈现是一个严重退化转变。传统以为，哺乳类和鸟类是典型的恒温植物，

近日，由中国迷信院南海陆地研讨所、中科院寒带陆地生物质源与生态重点试验室（LMB）研讨员林强团队和厦门年夜学情况与生态学院传授王年夜志团队等单干实现的陆地鱼类恒温与情况顺应机制解析的最新研讨停顿，颁发在The Innovation（《立异》）上。

在脊椎植物演变史上，恒温物种的呈现是一个严重退化转变。传统以为，哺乳类和鸟类是典型的恒温植物，而理论上恒温已在其它脊椎植物分支中自力退化屡次（图1）。玉轮鱼（Lampris spp.）是今朝已报道的独一一类“全身恒温”的鱼类，改动了鱼类均是变温植物的传统认知。玉轮鱼是研讨恒温晚期来源与演变的抱负工具，也是展示分歧恒温物种趋同演变的抱负案例。

玉轮鱼因其体型侧扁、形似圆月而得名，最年夜体长可达2米，分量可达140千克，视觉灵敏，是环球性散布的年夜型鱼类。玉轮鱼肉色通红，体温比四周淡水温度高约5℃，通过不时拍打胸鳍应用肌肉膨胀年夜量产热，而且在其鳃部存在一个顺流热互换的血管网络以减缓血液流经鳃部时的热量流失，这种产热和保温才能使得玉轮鱼成为货真价实的恒温鱼类。研讨团队组装了染色体程度的玉轮鱼基因组，发现其基因组中的转座元件含量较高，其长末尾反复序列（LTR）的含量在今朝已报道的鱼类中最高，科研职员在LTR四周找到多个能量转化、视觉发育相关的基因，并富集到如氧转运、ATP联合等症结能量代谢通路（图2）。这些功效基因四周转座元件的频仍跳跃能够为基因的顺应退化及表白调控提供素材。

研讨选择具备恒温特征的脊椎植物进行趋同退化阐发，挑选到如线粒体钠钙互换卵白（slc8b1）， 谷氧还卵白-3（glrx3）等基因在多个恒温物种谱系中具备显着的趋同旌旗灯号，这些基因在线粒体钠/钙离子互换与血红卵白成熟方面发扬症结作用。此外，科研职员发现血红素合成、电子通报链活性等相关基因在恒温物种中具备更快的退化速度（图3）。研讨提醒，分歧谱系的恒温脊椎植物在退化上存在显明分子趋同特征。研讨还发现，玉轮鱼基因组中多个与肌肉发育、膨胀进程以及顺流热互换血管体系造成相关的基因（如肌钙卵白troponin，血管内皮调理卵白robo4等）遭到显着的选择或许产生特同性扩张（图4）。此外，与氧化磷酸化、糖代谢等进程相关的多个基因也产生顺应性变动。这些基因的顺应性变动能够独特驱动了玉轮鱼恒温性状的产生与维持。

玉轮鱼是红肌体重占比拟高的鱼类，其胸鳍基部蓬勃的红肌是次要产热组织。鱼体多个部位肌肉组织的转录组和卵白组数据比拟阐发发现，氧化磷酸化和产热相关基因、卵白在胸鳍红肌中高表白，异样作为产热组织，胸鳍红肌与背部红肌的基因表白形式也更相近。此外，研讨还探讨了恒温为玉轮鱼带来的诸多生活劣势，如顺应性免疫体系的特化；视觉发育相关基因（如晶状体卵白等）显着扩张；嗅觉相关基因显明膨胀，其嗅觉受体（OR）数目比嗅觉进化的海马还要低（图5）。

恒温在脊椎植物中的演变历程为进一步认知植物的情况顺应机制提供了窗口，玉轮鱼作为陆地情况中共同的恒温物种，改动了对恒温植物的传统认知，其完全的基因组信息也为意识恒温的晚期来源与演变提供了紧张线索。(100yiyao.com）

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