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海龍科魚類的演化機制成為一個出圈的有趣話題

來源:中國科學(xué)報

中國科學(xué)院南海海洋研究所研究員林強團隊牽頭完成的最新科研成果,揭示了關(guān)于草海龍附葉形成與牙齒丟失的演化機制,并首次闡明了海龍科魚類別決定基因的產(chǎn)生和演化歷程。日,相關(guān)研究以封面論文形式發(fā)表于《科學(xué)進展》。

是雄卻能懷孕,吃肉卻不長牙齒,這些極其另類的生物學(xué)特征,使得海龍科魚類的演化機制成為一個“出圈”的有趣話題。海龍科魚類,包括海馬和海龍,具有豐富多樣的形態(tài)特征和獨特的雄育兒行為,一直是海洋生物進化和物種保護研究的熱門對象。

“在海龍科魚類群中,草海龍體形最為獨特,其體表生長的大量‘附葉’可似海草般隨水流搖曳,從而完美地隱匿于海草床中,是海洋魚類中的‘擬態(tài)達人’。”林強指出,物種特異狀的發(fā)生,是對生存環(huán)境適應(yīng)進化的重要響應(yīng)。草海龍的“附葉”正是為適應(yīng)海草床而演化出的新器官。

研究發(fā)現(xiàn),“附葉”表達基因主要從皮膚和鰭等器官募集而來,表明相關(guān)基因?qū)π缕鞴佼a(chǎn)生和維持的重要作用。另外,“附葉”還擁有大量免疫反應(yīng)和組織修復(fù)的相關(guān)基因,暗示“附葉”不僅是“擬態(tài)”工具,同時具有重要的免疫和再生作用,幫助草海龍應(yīng)對捕食者或病原微生物侵擾,可能對草海龍成功適應(yīng)海草床生態(tài)系統(tǒng)有著重要意義。

海龍科魚類主要以小型甲殼類為食,是名副其實的“肉食動物”。然而,它們卻沒有牙齒用以捕獵,主要依靠細長的管狀吻吸食獵物。研究表明,脊椎動物普遍存在的scpp5基因在海龍科魚類中出現(xiàn)了假基因化。通過基因編輯技術(shù)敲除scpp5基因后,斑馬魚的牙齒減少且出現(xiàn)嚴重畸形,證實了該基因的功能缺失是海龍科魚類牙齒丟失的關(guān)鍵因素。

此外,在草海龍祖先的進化過程中amhr2基因偶然發(fā)生復(fù)制,并承擔(dān)起雄別決定的功能,成為了草海龍雄特異別決定基因amhr2y。amhr2y在草海龍的緣種綠海龍中還存在基因融合事件,但在其他海龍科物種中均未發(fā)現(xiàn)該基因,說明了海龍科魚類染色體和別決定基因的多樣和進化過程的復(fù)雜。另外,作為草海龍雄的身份標記,amhr2y基因可用于鑒定和區(qū)分幼魚別,有助于草海龍種質(zhì)資源保護。

標簽: 海龍科魚類 演化機制 生物學(xué)特征 生存環(huán)境

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