浙江海洋大学吕振明教授团队在《Nature Genetics》上发表论文，揭示比目鱼类的进化起源及独特体型的形成机制
该团队通过与国内其他高校、科研院所的合作，经过近四年的研究，解析了10个比目鱼及其近源物种的基因组，辅以实验验证，终于成功地揭示了鲽形目的鲽亚目和鰜亚目是在白垩纪晚期，通过二次独立的进化事件由不同的鲈形目鱼类祖先演变而来的进化历史。进一步通过比较基因组的分析发现，鲽形目鱼类基因组中许多与肌营养不良蛋白-糖蛋白复合体（Dystrophin-associated Glycoprotein Complex）和脂肪代谢相关的基因发生大量变异，在人类、鱼类等脊椎动物中，肌营养不良蛋白-糖蛋白复合体基因的突变往往会造成其肌肉严重萎缩或肌纤维发育不良，而比目鱼脂肪基因的变异也可能加快了其体内脂肪的氧化分解而减少了脂肪的积聚量，这可能很好地解释了比目鱼类为何拥有薄而扁平的体壁，也揭示了“Flatfish”（鲽形目鱼类）为什么”flat”（扁平）的基因组奥秘。
同时该研究还发现，比目鱼基因组中与体轴发育相关的RA（视黄酸）和WNT信号通路的部分基因也发生明显的改变，在人类和斑马鱼等脊椎动物中，这些基因的突变往往会造成颅面组织及身体发育的不对称，暗示其在比目鱼不对称体轴发育中的作用；同时通过进一步转录组学的研究发现，RA和WNT信号通路的一些核心基因还在比目鱼类变态发育过程中发生了不对称表达，该现象正好与比目鱼类在变态过程中一侧眼睛会逐步偏转迁移到身体的另一侧而最终展现出双眼位于身体同侧，同时其颅骨、肌肉厚度、皮肤色素等在变态过程中也逐步呈现出明显的左右不对称发育的表型相吻合。该结果进一步表明RA和WNT信号通路可能在比目鱼不对称体轴发育过程中扮演着重要角色。此外，研究还发现比目鱼基因组中与鳍发育有关的基因（如Hoxd12a、bhlha9基因）发生了明显的改变，这些基因的突变在其它鱼类中会造成鳍形态发育的急剧变化（或造成鳍的扩展、延长或造成部分鳍的退化消失），比目鱼基因组中这些基因的突变或许是其鳍形态发生明显改变（背鳍、臀鳍扩展延长，胸鳍、腹鳍急剧缩短），能够形成“鳍足”以全新的脊椎动物步伐在海底“行走”的重要原因。
该研究还发现，尽管鲽亚目和鰜亚目种类通过相似的基因（如肌营养不良蛋白-糖蛋白复合体、脂肪代谢相关基因）及信号通路（RA和WNT）来形成鲽形目的独特体征。但鰜亚目显然也有其独特的基因组变异（如与鲽亚目相比，鰜亚目基因变异往往发生在同一信号通路的不同基因；或同一基因的不同位点），这不仅进一步佐证了比目鱼的非单系起源，同时也很好解释了鲽形目和鳒亚目种类何以在体轴的扁平和不对称程度方面存在着明显的差异（如在体轴扁平化和不对称程度上鲽亚目种类都要比鳒亚目种类更高）；但起源不同的鲽亚目和鳒亚目种类却通过类似基因和信号通路的趋同进化而形成相似的体型为理解比目鱼类独特体轴形成机制这一古老的科学问题提供了不可多得的进化场景。通过该研究，研究人员不仅基本阐明了困扰人类多年的比目鱼类起源及其独特体轴形成机制等问题，同时也大大深化了人类对现今动物界中占主导的左右对称体轴的形成、维持和变异机制的理解，也为揭示人类内缘性相关疾病如肌肉萎缩症和颅面畸形等疾病的致病机理提供了参考。
浙江海洋大学吕振明教授是本文的第一作者，龚理副研究员、陈永久副教授和刘立芹副教授与西北工业大学的任彦栋博士、王忠凯和黎浩榕等为本文的共同第一作者。西北工业大学的李永鑫博士、中国科学院南海海洋研究所孔晓瑜研究员和西北工业大学王文教授为本文的共同通讯作者。中国科学院昆明动物研究所的毛炳宇研究员和中国科学院水生生物研究所何舜平研究员及其团队成员也参与了本项研究。浙江海洋大学、西北工业大学、中国科学院南海海洋研究所、中国科学院昆明动物所、中国科学院水生生物研究所为本文的共同属名单位，该研究依托海洋科学学科（浙江省一流学科）和海洋生物种质发掘利用国家地方联合工程实验室，得到了国家自然科学基金项目和遗传资源与进化国家重点实验室开放课题等项目的支持。科学网等媒体对本文进行了转载和报道。
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信息来源：浙江海洋大学
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