跨越一亿年仍能杂交？中国破解“活化石”鱼类演化谜题
在漫长的地质历史长河中，有一类生物被称为“活化石”。
它们在数亿年的时间里，形态几乎停滞不前。矛尾鱼、肺鱼、雀鳝都是其中的代表。它们保留了远古时代的生物学信息。
近日，中国科学院水生生物研究所团队取得重要进展。研究人员深入研究了雀鳝目鱼类。
他们揭示了这些鱼类形态变化缓慢的基因组学机制。
相关成果发表在《基因组研究》上。
这项研究为我们理解脊椎动物演化提供了全新视角。
基因组演化按下“暂停键”
雀鳝是著名的“活化石”鱼类。它们生活在地球上已经很久了。它们的形态在数亿年间变化极小。这引起了科学家的强烈兴趣。中科院水生生物研究所团队选取了鳄雀鳝与长吻雀鳝进行研究。他们成功绘制了这两种鱼类的染色体级基因组。
通过对比分析，研究人员发现了惊人的现象。这两个属的鱼类分化时间超过1亿年。但它们依然有83.35%的基因组完全一致。这就像两个人分别了一亿年，长相还几乎一模一样。
研究发现，基因组大小的差异主要源于单碱基的插入或缺失。大规模的基因组结构变化非常少见。这意味着它们的基因组演化速率极低。
这解释了为什么它们的形态在地质历史中如此稳定。转座子“偷懒”维持了稳定
为什么雀鳝的基因组能保持如此稳定？
科学家们进一步探究了背后的机制。他们发现，微染色体结构比大染色体更加稳定。这些微染色体上明显富集了DNA修复与细胞凋亡相关基因。这就像给基因组穿上了一层“防弹衣”。
研究数据显示，雀鳝的染色体重排率非常低。仅为每百万年约0.5次。这是一个惊人的低数值。此外，转座元件的活跃度也是关键因素。转座元件被称为基因组中的“跳跃基因”。
图释：“活化石”鱼类基因组演化研究获进展
它们通常会导致基因组不稳定。但在雀鳝体内，转座元件的产生率与活跃度在脊椎动物中最低。
团队推测，这种“偷懒”的行为是维持基因组稳定性的重要原因。低活性的跳跃基因，让雀鳝的基因组得以“岁月静好”。比现代鱼类更亲近陆地祖先
这项研究还有一个有趣的发现。雀鳝虽然生活在水中，但它们与四足动物的关系匪浅。四足动物包括两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类。也就是我们的“远房亲戚”。
研究显示，雀鳝与四足动物的基因组相似度，甚至高于近缘的真骨鱼类。这一发现具有重要的演化生物学意义。它暗示雀鳝保留了更多从共同祖先那里继承下来的特征。真骨鱼类虽然种类繁多，但演化速度快，基因组改变多。雀鳝则保留了更古老的基因组蓝图。
这对于研究脊椎动物从水生到陆生的转变至关重要。它们就像一本活着的“史书”，记录着祖先的秘密。
中国鱼类进化研究领跑世界
这项研究不仅基础扎实，更体现了中国在该领域的实力。中国科学院水生生物研究所是鱼类学研究的重镇。中国科学家在鱼类基因组测序和分析方面已处于世界前列。
过去，我们更多是跟随国际热点。现在，我们在基础理论问题上也能做出原创性贡献。
研究中提到的跨属杂交现象尤为引人注目。白垩纪分化的两个属在现生环境中仍可杂交。甚至能产生可存活的后代。这在生物学上是非常罕见的。
通常，分化这么久的物种生殖隔离早已形成。这说明它们的基因组结构保守性极强。分子层面的不相容性很低。中国科学家通过精细的群体基因组分析，揭示了这一机制。
这展示了我国在解析复杂生物学问题上的深厚功底。未来，这项研究将有助于我们理解物种形成和基因组演化的普遍规律。也为保护生物学和进化生物学提供了宝贵的理论支持。
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