記者從西北工業(yè)大學(xué)獲悉：該校科研團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所展開了一項(xiàng)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，并對其基因組數(shù)據(jù)展開深入分析，從而構(gòu)建了深海魚類的“生命進(jìn)化樹”，揭示了脊椎動(dòng)物征服深淵的歷程。
深海，尤其是位于海平面6000米以下的深淵區(qū)域，一直以來被認(rèn)為是生命難以生存的禁區(qū)。這里常年黑暗、寒冷，食物稀缺，靜水壓力極高，如此極端的環(huán)境幾乎讓人無法想象復(fù)雜生命能在此生存。然而，隨著深海探測技術(shù)的飛速發(fā)展，這一認(rèn)知已被徹底顛覆。深淵帶不僅存在生命，更孕育出獨(dú)特而豐富的生態(tài)系統(tǒng)。探究這些生命如何適應(yīng)如此嚴(yán)苛的環(huán)境，為理解生物演化、推動(dòng)生物保護(hù)提供了寶貴的視角。
研究團(tuán)隊(duì)此前以深淵區(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(yīng)性遺傳機(jī)制。團(tuán)隊(duì)分別于2019年在《自然-生態(tài)與進(jìn)化》和2023年在《e Life》期刊上發(fā)表了相關(guān)研究論文，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(yīng)性變化，并從細(xì)胞層次揭示了其應(yīng)對高靜水壓力的遺傳基礎(chǔ)。然而，由于研究集中于單一物種，關(guān)于脊椎動(dòng)物在深海環(huán)境中適應(yīng)性的全面理解仍有所欠缺。
為填補(bǔ)這一空白，西工大生態(tài)環(huán)境學(xué)院王堃教授團(tuán)隊(duì)攜手中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所何舜平研究員團(tuán)隊(duì)、張海濱研究員團(tuán)隊(duì)，展開更進(jìn)一步聯(lián)合研究，通過對采集到的深海不同區(qū)域11種魚類樣本基因組數(shù)據(jù)的深入分析，相關(guān)最新原創(chuàng)研究成果于日前在《細(xì)胞》發(fā)表，西工大博士研究生許文杰為共同第一作者。
研究結(jié)果顯示，少數(shù)類群的深海魚類在1億年前便開始適應(yīng)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(jìn)入深海區(qū)域。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，深海魚類展現(xiàn)出較低的突變速率，并且與DNA修復(fù)及細(xì)胞膜功能維持相關(guān)的自然選擇信號，同時(shí)對深海黑暗環(huán)境的也發(fā)生了不同層次的適應(yīng)性改變。
同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探討了脊椎動(dòng)物應(yīng)對高壓環(huán)境的分子機(jī)制。此前，能夠在高壓下穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的氧化三甲胺（TMAO）被認(rèn)為是脊椎動(dòng)物適應(yīng)深海高壓環(huán)境的“抗壓神器”。而團(tuán)隊(duì)通過測定不同深度魚類肌肉組織中的TMAO含量，發(fā)現(xiàn)生存深度0-6000米的魚類，TMAO含量隨著深度增加而升高，但在6000米以下的深海魚類則未出現(xiàn)這一趨勢。這表明，TMAO并不能單獨(dú)解釋所有深海魚類在高壓下的適應(yīng)機(jī)制，可能存在著更精妙的分子機(jī)制。
更為突破性的發(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(shí)驗(yàn)表明，此突變影響了轉(zhuǎn)錄效率，揭示了這一基因在適應(yīng)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(yīng)的分子機(jī)制開辟了新的研究方向。
團(tuán)隊(duì)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)警示，人類活動(dòng)已對深海脊椎動(dòng)物產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，甚至在地球最深的海溝中亦難以逃脫污染的侵襲。
據(jù)介紹，這些研究成果不僅展示了深海魚類如何適應(yīng)極端環(huán)境的關(guān)鍵機(jī)制，也為人們提供了深入理解脊椎動(dòng)物如何突破高壓生存禁區(qū)的寶貴視角，為未來生物學(xué)、生態(tài)學(xué)以及深海保護(hù)研究開辟了新的前沿領(lǐng)域。
記者從西北工業(yè)大學(xué)獲悉：該校科研團(tuán)隊(duì)與中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所展開了一項(xiàng)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，并對其基因組數(shù)據(jù)展開深入分析，從而構(gòu)建了深海魚類的“生命進(jìn)化樹”，揭示了脊椎動(dòng)物征服深淵的歷程。
深海，尤其是位于海平面6000米以下的深淵區(qū)域，一直以來被認(rèn)為是生命難以生存的禁區(qū)。這里常年黑暗、寒冷，食物稀缺，靜水壓力極高，如此極端的環(huán)境幾乎讓人無法想象復(fù)雜生命能在此生存。然而，隨著深海探測技術(shù)的飛速發(fā)展，這一認(rèn)知已被徹底顛覆。深淵帶不僅存在生命，更孕育出獨(dú)特而豐富的生態(tài)系統(tǒng)。探究這些生命如何適應(yīng)如此嚴(yán)苛的環(huán)境，為理解生物演化、推動(dòng)生物保護(hù)提供了寶貴的視角。
研究團(tuán)隊(duì)此前以深淵區(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(yīng)性遺傳機(jī)制。團(tuán)隊(duì)分別于2019年在《自然-生態(tài)與進(jìn)化》和2023年在《e Life》期刊上發(fā)表了相關(guān)研究論文，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(yīng)性變化，并從細(xì)胞層次揭示了其應(yīng)對高靜水壓力的遺傳基礎(chǔ)。然而，由于研究集中于單一物種，關(guān)于脊椎動(dòng)物在深海環(huán)境中適應(yīng)性的全面理解仍有所欠缺。
為填補(bǔ)這一空白，西工大生態(tài)環(huán)境學(xué)院王堃教授團(tuán)隊(duì)攜手中國科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所何舜平研究員團(tuán)隊(duì)、張海濱研究員團(tuán)隊(duì)，展開更進(jìn)一步聯(lián)合研究，通過對采集到的深海不同區(qū)域11種魚類樣本基因組數(shù)據(jù)的深入分析，相關(guān)最新原創(chuàng)研究成果于日前在《細(xì)胞》發(fā)表，西工大博士研究生許文杰為共同第一作者。
研究結(jié)果顯示，少數(shù)類群的深海魚類在1億年前便開始適應(yīng)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(jìn)入深海區(qū)域。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，深海魚類展現(xiàn)出較低的突變速率，并且與DNA修復(fù)及細(xì)胞膜功能維持相關(guān)的自然選擇信號，同時(shí)對深海黑暗環(huán)境的也發(fā)生了不同層次的適應(yīng)性改變。
同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探討了脊椎動(dòng)物應(yīng)對高壓環(huán)境的分子機(jī)制。此前，能夠在高壓下穩(wěn)定蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的氧化三甲胺（TMAO）被認(rèn)為是脊椎動(dòng)物適應(yīng)深海高壓環(huán)境的“抗壓神器”。而團(tuán)隊(duì)通過測定不同深度魚類肌肉組織中的TMAO含量，發(fā)現(xiàn)生存深度0-6000米的魚類，TMAO含量隨著深度增加而升高，但在6000米以下的深海魚類則未出現(xiàn)這一趨勢。這表明，TMAO并不能單獨(dú)解釋所有深海魚類在高壓下的適應(yīng)機(jī)制，可能存在著更精妙的分子機(jī)制。
更為突破性的發(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(shí)驗(yàn)表明，此突變影響了轉(zhuǎn)錄效率，揭示了這一基因在適應(yīng)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(yīng)的分子機(jī)制開辟了新的研究方向。
團(tuán)隊(duì)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)警示，人類活動(dòng)已對深海脊椎動(dòng)物產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，甚至在地球最深的海溝中亦難以逃脫污染的侵襲。
據(jù)介紹，這些研究成果不僅展示了深海魚類如何適應(yīng)極端環(huán)境的關(guān)鍵機(jī)制，也為人們提供了深入理解脊椎動(dòng)物如何突破高壓生存禁區(qū)的寶貴視角，為未來生物學(xué)、生態(tài)學(xué)以及深海保護(hù)研究開辟了新的前沿領(lǐng)域。
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