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发布时间:2019-07-29 15:15编辑:美高梅4858官方网站浏览(97)

    我国科学家首次揭示狮子鱼深渊适应遗传基础

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    中国科学院水生生物研究所和深海科学与工程研究所、西北工业大学等单位联合攻关,对生活在马里亚纳海沟7000米以下的狮子鱼开展了多方面的深入研究,在分类学上厘清了其系统地位,首次在形态上发现了适应深渊的变化,在多组学大数据分析的基础上揭示了狮子鱼深渊适应的遗传基础。

    科技日报北京4月15日电 深海里生命是怎么生存的?它们有着怎样的身体结构?来自西北工业大学、中科院深海科学与工程研究所等单位的研究人员发现,在不到两千万年的时间里,深海狮子鱼在皮肤、骨骼和细胞等方面经历了脱胎换骨的演变,以承受深海环境的巨大压力和其他挑战。相关研究成果于15日发表在《自然—生态与演化》杂志上。

    4月15日,该研究结果在线发表于英国自然杂志子刊Nature Ecology & Evolution,水生所何舜平研究员和西北工业大学王文教授、邱强教授为该文的共同通讯作者。

    马里亚纳海沟最深的地方达12千米,被称为超深渊区。尽管这里静压力极高、黑暗、温度低、含氧量低、食物资源匮乏,研究人员仍还是发现了数百种物种,包括狮子鱼。狮子鱼处于超深渊区食物链的顶端,可承受700千克力/平方厘米的压力。

    深海作为地球表面最后未被人类大规模进入或认知的空间,约占地球表面积的65%,蕴藏着人类社会未来发展所需的各种战略资源和能源。深海环境具有高压、温差巨大、终年无光、化学环境独特等特殊极端条件,是常规生命形式的禁区,探索难度极大。6000米以下的深海被称作海斗深渊,尽管环境如此恶劣,6000米以下依然发现了不少海洋生物。

    2017年,我国自主研制的”天涯”号着陆器从马里亚纳海沟约7千米深的多个地点捕捉到一些狮子鱼,这些生活在超深渊区的狮子鱼皮肤透明,骨骼非常薄且可弯曲,颅骨不完全封闭,可以适应深渊的极端恶劣环境。

    据介绍,此次研究涉及的深海狮子鱼样本于2016年底和2017年初由我国深渊科学考察船“探索一号”通过“天涯”和“海角”号深渊着陆器获得。合作团队解析了超深渊狮子鱼的基因组,并揭示了其对超深渊极端环境的适应机制。

    研究发现,深海狮子鱼的骨钙蛋白被截短了,而骨钙蛋白调控骨骼钙化和发育。“这可能是狮子鱼产生不同寻常的颅骨和柔软骨骼的原因。”论文第一作者、西北工业大学生态与环境保护研究中心讲师王堃说,由于生活在黑暗环境中,深海狮子鱼丢失了若干光感受器基因,导致其视觉丧失。

    研究发现,由于没有阳光的照射,超深渊狮子鱼通体透明;为适应高压环境,其骨骼变得非常薄且具有弯曲能力,头骨不完全,肌肉组织也具有很强的柔韧性;基因组中与色素、视觉相关的基因发生了大量丢失,其中一个与骨骼钙化的关键基因也发生了假基因化;在细胞和蛋白层面,多个与细胞膜稳定和蛋白结构稳定的基因发生了特异突变,这些遗传变异可能共同造成了这一物种的奇特表型和对超深渊极端环境的适应能力。

    研究人员还发现,狮子鱼的多个与细胞膜流动性和蛋白结构稳定相关的基因发生了特异改变,这可能有助于细胞在深海极端高压环境下正常工作。王堃表示,深海狮子鱼基因组的解析有助于阐明物种对于深海极端环境所做出的演化适应,为进一步的深海探索提供了线索。

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