本国物管理学家首回表露火鱼深渊适应遗传基础

作者: 必德电竞  发布:2019-08-22

{"type":1,"value":"结果表明,这些狮子鱼已脱胎换骨,进化出了适应海底极端高压的非常薄且可弯曲的软骨,非闭锁的颅骨,以及更具韧性的细胞膜。通过DNA对比,研究人员为这些狮子鱼找到了它们失散已久的表兄——细纹狮子鱼(Liparis tanakae),它们目前住在东海、黄海以及日本和朝鲜等海域,栖息在水深50至121米的亚潮间带里,生活“压力”远远小于它们的深渊表弟。大约2000万年前,这两个物种从同一个祖先那儿分道扬镳。

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。

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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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。

图片来源于网络

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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。

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把整个埃菲尔铁塔,或者说1600头大象,大约7000吨重量压在你身上会怎样?你可能会说,呃,早成石墨烯了,只有一个原子厚的二维结构。然而,在地球最深的马里亚纳海沟深处,却有一群半透明的鱼类,它们就在这种巨大压力的环境里,轻松写意地生活,怡然自得。

我国科学家首次揭示狮子鱼深渊适应遗传基础

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。

另外,在着陆器的灯光照射到深海狮子鱼时,它们全然没有任何反应,这说明它们的视觉功能已经完全退化了。在对基因组进行比较分析后,研究人员发现狮子鱼已经失去了几个重要的光感受器基因。不过研究人员还是发现了五种仍然活跃的基因,表明这种鱼可能还是具有残留的视觉功能。

论文链接:

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。

必德电竞,最令人感兴趣的是,在7000米的海洋深处,竟然生活着数百个海洋物种,包括蠕虫、软体动物、棘皮动物、甲壳类等,而这些小小的狮子鱼竟然是深海食物链的最顶层生物,完全就是超霸深渊的暴力“狮群”啊。

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。

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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。

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。

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研究发现,深海狮子鱼的骨钙蛋白基因具有移码突变,可能导致软骨钙化在早期终止;蛋白序列的改变和基因的扩增可能增强了狮子鱼细胞膜的流动性和转运蛋白活性;而其它一些关键基因的突变,则提高了这些蛋白的稳定性。所有这些基因突变,帮助深海狮子鱼适应了极端恶劣的环境,有助于它们的细胞在极端高压环境下正常开展工作。

这种鱼名叫钝口拟狮子鱼(Pseudoliparis swirei,或Hadal snailfish),栖息在6000到近8000米的深海中,是一种肉食性鱼类,可长到20多厘米长,常常成群结队一起活动,在世界最深、最黑暗、最寒冷的海洋里,向我们展示生命的顽强和奇妙。

这项研究发表在4月15日《自然-生态与演化》杂志上。

必德电竞 5为什么这些动物能适应如此极端的压力呢?西北工业大学和中国科学院的科学家们对此进行了研究。2017年,研究人员利用天涯号深渊着陆器,在西太平洋马里亚纳海沟深处约7000米左右的三个地方,捕捉了一些钝口拟狮子鱼,进行了基因组测序,这是科学家们进行测序的第一种海洋深处动物。" style="width:60%;margin:1rem auto">

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