3月7日記者獲悉，西北工業(yè)大學生態(tài)環(huán)境學院王坤教授團隊聯(lián)合中國科學院深海科學與工程研究所何舜平研究員團隊、張海濱研究員團隊，通過構建深海魚類的“生命進化樹”，揭示了脊椎動物征服深淵的歷程。

一直以來，深海尤其是位于海平面6000米以下的深淵區(qū)域，被認為是生命難以生存的禁區(qū)。為探究生命如何適應如此嚴苛的環(huán)境，此前研究團隊以深淵區(qū)域的代表性物種——超深淵獅子魚為研究模型，深入探索了該物種在極端環(huán)境中的適應性遺傳機制。相關研究成果揭示了超深淵獅子魚的生存密碼，發(fā)現(xiàn)這群“深淵居民”在感官系統(tǒng)、晝夜節(jié)律及骨骼系統(tǒng)等方面均發(fā)生了重大適應性變化，并從細胞層次揭示了其應對高靜水壓力的遺傳基礎。但由于研究集中于單一物種，關于脊椎動物在深海環(huán)境中適應性的全面理解仍有欠缺。

為填補這一空白，西工大研究團隊與中國科學院深?？茖W與工程研究所展開聯(lián)合研究，經(jīng)過多次深海巡航，采集到來自深海不同區(qū)域的11種魚類樣本。通過對這些樣本的基因組數(shù)據(jù)進行深入分析，研究團隊構建了深海魚類的“生命進化樹”，揭示了脊椎動物征服深淵的歷程。結果顯示，少數(shù)類群的深海魚類在1億年前便開始適應深海環(huán)境，而大多數(shù)現(xiàn)存的深海魚類則是在6500萬年前的大滅絕事件后才進入深海區(qū)域。

此次研究發(fā)現(xiàn)，深海魚類展現(xiàn)出較低的突變速率，并且與DNA修復及細胞膜功能維持相關的自然選擇信號，同時對深海黑暗環(huán)境也發(fā)生了不同層次的適應性改變。通過對脊椎動物應對高壓環(huán)境的分子機制的研究，結果表明，氧化三甲胺并不能單獨解釋所有深海魚類在高壓下的適應機制，可能存在著更精妙的分子機制。突破性的發(fā)現(xiàn)是，所有生存深度在3000米以下的深海魚類均存在一種高度保守的RTF1基因突變（Q550L），實驗表明此變突影響了轉錄效率，揭示了這一基因在適應高壓環(huán)境中的潛在作用。這一發(fā)現(xiàn)為揭示深海生物壓力適應的分子機制開辟了新的研究方向。

此外，研究團隊還發(fā)現(xiàn)，來自馬里亞納海溝和菲律賓海溝的超深淵獅子魚，其肝臟組織中含有極高水平的多氯聯(lián)苯（PCBs），這是一種常見的人工合成污染物。這一發(fā)現(xiàn)顯示，人類活動已對深海脊椎動物產(chǎn)生了深遠的影響，甚至在地球最深的海溝中亦難以逃脫污染的侵襲。這些研究成果不僅展示了深海魚類如何適應極端環(huán)境的關鍵機制，也為大家提供了深入理解脊椎動物如何突破高壓生存禁區(qū)的寶貴視角，并為未來生物學、生態(tài)學以及深海保護研究開辟新的前沿領域。


責任編輯：劉昕