Nature封面长论文首次完成海马全基因组数据分析

海马属于脊索动物门、海龙科和海马属。 它们是体形特殊的鱼类，广泛分布于世界海洋中。 它们被视为海洋生态系统中重要的环境指示物种。 它们也被称为海洋“人参”，加上海马独特的雄性育儿和特定的交配行为，一直引起科学界的高度关注。 林强研究团队通过全基因组数据分析了解到，海马是获得全基因组的鱼类中进化速度最快的物种（图1，Nature封面评测：疾驰中的进化）。 他们发现与海马和环境适应相关的基因是经过长期进化的。 在演化过程中出现了明显的收缩。 例如，嗅觉受体基因（OR）的数量只有26个，而其他鱼类则多达60-169个； 分泌型钙结合磷蛋白（SCPP）主要参与骨骼、牙釉质和牙本质等的形成，这一类基因在海马体中严重缺失，仅保留了2个基因。 同时，研究对海马的非编码调控元件（CNE）进行了整体分析，发现海马的CNE比其他已知鱼类缺乏更为严重。 转基因研究进一步证实，体型Hox基因CNE的缺失对体型有影响。 海马大小确实起到调节作用。

海龙是已知的唯一表现出“雄性养育”行为的动物物种。 研究人员发现，与海马育儿袋相关的新基因pasn基因被扩增并表现出特异性高表达； 虽然剑尾鱼（鸭嘴鱼）的c6ast基因家族中存在与pasn基因相似的结构和相同的组合方法，但海马的pasn基因具有“独立进化”模型； Pastn基因复制的基因选择机制在育儿袋的产生和雄性怀孕过程中显示出新的功能特征（图2），这为了解海马雄性育儿之谜提供了见解。 重大突破。

海马腹鳍退化机制的研究也是本文的亮点之一。 通过比较海马和其他鱼类的全基因组，研究人员发现海马缺乏tbx4基因。 基于CRISPR/Cas9tbx4-/-验证，他们发现斑马鱼的腹鳍在敲除后完全丧失，但并没有引起其他身体相关特征的变化。 这表明tbx4基因的缺失确实是海马腹鳍缺失的关键原因。 该研究结果将为阐明鱼类进化过程中腹鳍丢失的分子机制提供重要线索（图3），对于加深人类对海马生物学特性和海洋鱼类进化现状的认识具有重要意义。

林强及其合作研究团队在全球率先完成了海马的全基因组研究，揭示了海马是一个快速进化的物种。 他们还从基因层面探索了育儿袋形成和怀孕的过程，并解开了雄性海马育儿之谜。 ; 同时，团队瞄准国际海洋鱼类进化研究高地，首次阐明海马特有体型的进化机制，为人类重新认识海马的进化现状和进化开辟了新视角。海洋鱼类的环境适应性强，对促进海洋生物发挥着至关重要的作用。 学科发展具有重要意义。

自然封面纸（海马：驰骋的进化）

图1：海马的具体体型及其进化速度

图2：海马c6ast基因家族pasn基因的复制和排列模式

图3：CRISPR/Cas9tbx4-/-斑马鱼敲除实验揭示tbx4基因缺失导致海马腹鳍缺失

Tags：nature 科学 科普