10年努力，Nature發布基因組里程碑式成果

　　腔棘魚，是一種具有歷史意義的魚類，有著讓人感興趣的過去。現在科學家們完成了對它的基因組測序，從而為人們了解從水生環境到陸地適應所發生的遺傳改變提供了豐富的信息。這一里程碑式的基因組研究論文被選作封面文章發表在4月18日的《自然》(Nature)雜志上。

　　該研究的領導者、美國Benaroya研究所分子遺傳學主任、華盛頓大學生物學教授Chris Amemiya說，測序腔棘魚基因組是長期追求的一個目標，并且是一個重要的里程碑成果。十年來，他和全世界的科學家們一直致力于對這種魚類進行測序。

　　“分析脊椎動物適應陸地過程中基因組發生的改變，揭示了一些有可能與進化轉變相關的關鍵基因，”Amemiya說。其中包括調控免疫，氮排泄，鰭、尾、眼、耳和腦發育的基因，以及與氣味感知相關的基因。這一腔棘魚基因組將作為一份藍圖，用來更好地了解四足動物進化。

　　“對腔棘魚開展大量分析，可以讓我們了解包括人類在內的陸地脊椎動物出現的機制，結合現代實證研究法，可以讓我們更深刻認識促成主要進化創新的機制，這還只是一個開始，”Amemiya博士說。

　　研究腔棘魚至關重要。這是因為，現存只有兩種總鰭魚(lobe-finned fish)群能夠代表與陸地脊椎動物相關的、包含進化信息的深譜系，腔棘魚就是其中的一種。另一外一種是肺魚，其具有巨大的基因組，使得當前無法對其進行測序。總鰭魚系譜上定位在鰭刺類魚(ray-finned fish，例如金魚和虹鳉)與四足動物(tetrapods)兩者之間。四足動物是指最早的四足哺乳動物及其它們的后代，包括現存和滅絕的兩棲動物、爬行動物、鳥類和哺乳動物。

　　隨著從在水生環境中生活過渡到陸地上生活，總鰭魚祖先的基因組經受了改變。腔棘魚確實是一種魚類，然而系統進化分析顯示，相比于鰭刺類魚，它的基因更像四足動物的基因。此外，腔棘魚基因以比鰭刺類魚基因慢得多的速度進化，這與其明顯緩慢的形態學改變相一致。

　　華盛頓大學生物學系教授Toby Bradshaw 說：“對于進化生物學家而言，腔棘魚是一種標志性動物，與加拉巴哥島上的達爾文雀相似。Chris和同事們所做的這篇論文，使得我們第一次全面地查看了腔棘魚在我們的進化史中的位置，深入認識了與從水生到陸地關鍵過渡相關的一些特異脊椎動物基因——基因功能喪失和獲得兩者似乎都有必要。我發現所提出的有關四肢發育的一些基因調控的功能獲得性改變尤為引人注目，實驗性證據支持了腔棘魚的鰭確實與典型的腿相似。腿是由鰭生成，提供了一個很好的例子，表明‘進化是一個修補匠，而非工程師’”

　　Benaroya研究所主任Gerald Nepom補充說：“這是一大群有才能的研究人員取得的一項重大成果，為我們打開了一本認識適應的新書，現在所有想要更好地了解我們復雜遺傳起源的科學家們都能夠獲取它。”

　　基因組測序是指通過實驗室技術和計算程序，來確定一種生物基因組完整DNA序列的方法。譯解腔棘魚的遺傳組成為生物學家研究脊椎動物進化提供了一些有價值的線索。當1938年，一個活腔棘魚標本被當做是之前認為已于7000萬年前滅絕的魚類譜系首次公諸于世時，造成了國際上的轟動。現存的腔棘魚與它的化石近親在構造上有許多相似之處，從表面上看，從大約3.6億年前的泥盆紀以來，似乎沒有發生多少形態學改變。它仍然具有許多史前形態外觀，常被稱之為 “活化石”。對于它的基因緩慢進化速度與它的形態學外觀之間的關系目前仍然了解甚少。現在，腔棘魚處在瀕危物種的名單之上，其生物學組織只能從漁民意外捕獲的死亡動物處獲得。