脊椎動物從水生到陸生演化的遺傳創(chuàng)新機(jī)制

2021年2月5日，《細(xì)胞》雜志以封面故事發(fā)表了中國科學(xué)家的兩篇論文，揭開了脊椎動物從水生到陸生演化遺傳創(chuàng)新機(jī)制的面紗。

這兩項(xiàng)姊妹篇研究分別解析了輻鰭魚類基部的多鰭魚、匙吻鱘、弓鰭魚和鱷雀鱔，以及現(xiàn)生肉鰭魚類中與四足動物親緣關(guān)系最近的非洲肺魚共5個物種的基因組。兩篇文章通過交叉整合基因組學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)、魚類學(xué)、古生物學(xué)、計(jì)算生物學(xué)和分子生物學(xué)等學(xué)科手段，分別從不同角度揭示了脊椎動物水生到陸生的轉(zhuǎn)變之謎。

脊椎動物登陸事件發(fā)生于有頜類的硬骨魚類。現(xiàn)生硬骨魚類包含肉鰭魚類和輻鰭魚類。這兩個類群中物種數(shù)量最為繁盛的是肉鰭魚類中的四足動物（成功登陸的脊椎動物類群）以及輻鰭魚類中的真骨魚類。相對于這兩個最為繁盛的類群，硬骨魚類的基部類群物種數(shù)量相對稀少，但卻隱藏著祖先演化所遺留的痕跡，有“活化石”之稱。

西北工業(yè)大學(xué)生態(tài)環(huán)境學(xué)院王文、王堃團(tuán)隊(duì)與中科院水生生物研究所何舜平和昆明動物所張國捷等團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)現(xiàn)硬骨魚祖先已進(jìn)化出了陸生適應(yīng)性相關(guān)的初步遺傳基礎(chǔ)，在肺魚代表的肉鰭魚內(nèi)得到進(jìn)一步加強(qiáng)，到四足動物最終完善而成功登上了陸地。

Science報(bào)道該成果揭示了“隱藏在現(xiàn)生魚類中水生到陸生演化的遺傳奧秘”;瑞典科學(xué)院院士Per Alhberg撰文指出該項(xiàng)成果克服了化石研究難以研究軟組織器官和生理學(xué)問題的挑戰(zhàn);美國科學(xué)院院士、國際著名脊椎動物登陸研究專家Neil Shubin撰文指出，該成果為理解脊椎動物水生到陸生的研究“提供了關(guān)鍵認(rèn)知和長久期待的數(shù)據(jù)”。