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长江所等单位在Cell发表论文 揭示脊椎动物从水生到陆生的遗传基础最早已在原始辐鳍鱼类中出现

作者:程佩琳来源:淡水鱼类种质资源与生物技术研究室 发布日期:2021-02-05 13:37字体大小:【】【】【

  2021年2月5日,国际顶级学术期刊Cell在线发表了研究论文“Tracing the genetic footprints of vertebrate landing in non-teleost ray-finned fishes”,中国水产科学研究院长江水产研究所危起伟研究员为该论文的共同第一作者。研究通过解析多种原始辐鳍鱼类(内加尔多鳍鱼、匙吻鲟、弓鳍鱼和鳄雀鳝)的基因组,从不同角度和不同演化节点揭示了脊椎动物水生到陆生的遗传基础最早已在原始辐鳍鱼类中出现。

  脊椎动物从水生到陆生的演化过程中有许多的障碍需要克服,其中两个重要问题是如何在缺少水体浮力的情况下支撑身体进行运动,以及如何呼吸空气中的氧。通过对多鳍鱼、鲟鱼、弓鳍鱼、雀鳝等原始辐鳍鱼类的比较基因组研究发现,调控四肢运动灵活性的基因功能元件最早在软骨鱼中已经出现,这些元件在真骨鱼中却特化丢失,但在现生基部辐鳍鱼和肉鳍鱼中保留下来,最终为四足动物的四肢演化提供了重要遗传创新基础。而肺的功能形态和遗传基础的起源也同样可以追溯到所有硬骨鱼共同祖先,“原肺”在多鳍鱼和肉鳍鱼类中继续演化成更为成熟的肺,而在大部分其他硬骨鱼中特化成鱼鳔。此外,陆生脊椎动物的出现也伴随着心肺系统从单循环到双循环的协同演化过程。在双循环系统演化中起到重要调节功能的基因元件也能从多鳍鱼甚至更远古的软骨鱼中找到,说明许多古老的基因调控网络为脊椎动物水生到陆生的演化提供了重要的遗传和功能创新基础。
  相关研究工作由中国科学院水生生物研究所牵头,联合长江所、西北工业大学、华大基因研究院、中国科学院昆明动物研究所、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所等多家单位共同合作完成。论文链接为:https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00089-1

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