近日，深圳大學(xué)生命與海洋科學(xué)學(xué)院石瓊特聘教授團(tuán)隊(duì)在生物學(xué)top期刊International Journal of Biological Macromolecules（影響因子7.7）上發(fā)表題為“Genomics comparisons provide new insights into the evolution of karyotype and body patterns in Anguilliformes species”的研究論文。

鰻鱺目魚(yú)類(lèi)在生態(tài)學(xué)和生物進(jìn)化研究中具有重要地位。它們長(zhǎng)相奇特，譬如體長(zhǎng)條、圓筒形，無(wú)腹鰭，皮膚光滑且少鱗或無(wú)鱗，鰓孔狹窄，一些海水鰻甚至沒(méi)有胸鰭（圖1）。此外，鰻鱺目魚(yú)類(lèi)的染色體數(shù)目呈現(xiàn)多樣性，通常海水鰻擁有21對(duì)染色體（Zhang K.et al.,Scientific Data, 2023, 10:501），而淡水鰻只有19對(duì)染色體（圖3左）。因此，鰻鱺目為深入研究魚(yú)類(lèi)的體型及染色體核型進(jìn)化提供了理想材料。但目前相關(guān)研究還極其缺乏。

圖1 代表性鰻鱺目魚(yú)類(lèi)

本研究首次預(yù)測(cè)與構(gòu)建了鰻鱺目魚(yú)類(lèi)的祖先染色體核型，并對(duì)海水鰻（裸胸鱔為代表）和淡水鰻（美洲鰻、歐洲鰻與日本鰻）進(jìn)行全基因組比對(duì)分析（圖2）。結(jié)果顯示，淡水鰻的5號(hào)染色體斷裂，其中一部分單獨(dú)形成了海水鰻的第17號(hào)染色體，剩下的一部分則融合到2號(hào)染色體上；但這一重排現(xiàn)象并未產(chǎn)生染色體條數(shù)的變化。然而，淡水鰻的2號(hào)和3號(hào)染色體分別對(duì)應(yīng)裸胸鱔的10和20號(hào)、14和18號(hào)各兩條染色體，這使得裸胸鱔染色體總數(shù)比淡水鰻多出2條，從而最終導(dǎo)致裸胸鱔擁有更多的21對(duì)染色體。

圖2 鰻鱺目魚(yú)類(lèi)的染色體共線(xiàn)性及重排分析

圖3 魚(yú)類(lèi)Hox基因家族的基因組分布與比較

Hox和tbx兩個(gè)基因家族與魚(yú)類(lèi)鰭條發(fā)育密切相關(guān)。分析發(fā)現(xiàn)，海水鰻（無(wú)胸鰭）基因組中某些Hox基因（如HoxB9β和HoxD13）發(fā)生丟失，并且特定tbx基因（tbx5）出現(xiàn)變異(圖3)，這些可能是鰻鱺目魚(yú)類(lèi)胸鰭退化的關(guān)鍵因素。

鰻鱺目魚(yú)類(lèi)在進(jìn)化過(guò)程中，體表無(wú)鱗或有極少且退化的鱗片。鰻鱺目和其它具有正常鱗片的硬骨魚(yú)類(lèi)之間，存在某些參與鱗片形成的基因差異。其中，SCPP基因家族編碼一系列富含P/Q的分泌型鈣結(jié)合磷蛋白，參與骨骼礦化以及牙齒和鱗片形成。研究結(jié)果表明，鰻鱺目魚(yú)類(lèi)的SCPP基因數(shù)目明顯較少（圖4），推測(cè)某些特定SCPP基因的缺失可能與鰻鱺目魚(yú)類(lèi)鱗片極度減少現(xiàn)象相關(guān)?？傊?，本研究為鰻鱺目魚(yú)類(lèi)染色體核型及體型進(jìn)化的分子機(jī)制提供了新見(jiàn)解。

圖4 代表性魚(yú)類(lèi)中SCPP基因家族的基因組分布及比較

深圳大學(xué)為第一完成單位，生命與海洋科學(xué)學(xué)院助理教授張凱為論文第一作者，特聘教授石瓊和張凱為論文共同通訊作者。內(nèi)江師范學(xué)院副教授呂云云、廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心主任吳錦輝及深圳大學(xué)助理教授卞超參與論文發(fā)表。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.142504